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¿Probar que este sistema de ecuaciones lineales genera$\left| \left( \begin{matrix} 1/2 \\ n \end{matrix} \right) \right|$ como solución?

Este infinito sistema de ecuaciones lineales:

$$ \begin{array}( 2x_1=1 \\ 3x_1+4x_2=2 \\ 4x_1+5x_2+6x_3=3 \\ \cdots \end{array} $$

En otras palabras, este es el caso particular de un sistema:

$$ \begin{array}( a_{11}x_1=b_1 \\ a_{21}x_1+a_{22}x_2=b_2 \\ a_{31}x_1+a_{32}x_2+a_{33}x_3=b_3 \\ \cdots \\ a_{m1}x_1+a_{m2}x_2+ \cdots + a_{mn}x_n + \cdots=b_m \\ \cdots \end{array} $$

Con los coeficientes dados por:

$$a_{mn}=m + n~~~~~~~~~b_m=m$$

Los sistemas parece dar la secuencia de las siguientes soluciones:

$$x_n= \left| \left( \begin{matrix} \frac{1}{2} \\ n \end{matrix} \right) \right|=\left(\frac{1}{2}, \frac{1}{8}, \frac{1}{16}, \frac{5}{128}, \cdots \right)$$

Cómo puedo probar que es verdadera?

¿Por qué sucede? Las otras fracciones de los coeficientes binomiales ser obtenida de esta manera (y cómo)? 'De esta manera' me refiero a un sistema triangular con una simple secuencia regular de coeficientes enteros.


He tenido algunos pensamientos, y eso es lo que he intentado. Vamos a suponer, $x_n$ me encontrado son realmente los coeficientes binomiales. A continuación, para $x_m$ tendremos:

$$x_m= \left| \left( \begin{matrix} \frac{1}{2} \\ m \end{matrix} \right) \right|=\frac{1/2 (1-1/2)(2-1/2)\cdots (m-1-1/2)}{m!}=\frac{m-3/2}{m}x_{m-1}$$

$$x_m= \left(1- \frac{3}{2m} \right)x_{m-1}=x_1-\frac{3}{2}\left(\frac{x_1}{2}+\frac{x_2}{3}+\cdots+ \frac{x_{m-1}}{m} \right)$$

$$x_m=\frac{1}{2}-\frac{3}{2}\left(\frac{x_1}{2}+\frac{x_2}{3}+\cdots+ \frac{x_{m-1}}{m} \right)$$

Por otro lado, desde el $m^{th}$ ecuación podemos deducir:

$$x_m= \frac{b_m}{a_{mm}}-\frac{1}{a_{mm}}\left(a_{m1}x_1+a_{m2}x_2+\cdots+ a_{m,m-1}x_{m-1} \right)$$

$$x_m= \frac{1}{2}-\frac{1}{2m}\left((m+1)x_1+(m+2)x_2+\cdots+ (m+m-1)x_{m-1} \right)$$

No veo cómo obtener esta relación en la misma forma que la anterior. Tal vez debería modificar de alguna manera.

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DavveK Puntos 53

Desde mi sugerencia en los comentarios, no fue seguida, voy a elaborar en una respuesta.

Deje $x_n = |\binom{\frac{1}{2}}{n}|$, y definir:

$$A_m = (m+1)x_1+(m+2)x_2+\dots+ (m+m)x_m$$

Lo que usted está tratando de mostrar es que el $A_m = m$ todos los $m$. Usted lo ha comprobado un par de valores que puede ser una base de caso por inducción, por lo que será suficiente para demostrar que las secuencias de $A_1, A_2, \dots$ $1,2,3...$ ambos cumplen la misma recurrencia.

La secuencia de $1,2,3,...$ satisface una evidente recurrencia, $b_m = 2b_{m-1}-b_{m-2}$, que codifica el hecho de que cada término es el promedio del término antes y el después. Así que ahora sólo tenemos que comprobar la secuencia de $A_1, A_2, A_3, \dots$ también tiene esta propiedad. Por suerte, una gran cantidad de términos que se conjugan a la perfección y estamos justo a la izquierda con:

$$A_m+A_{m-2}-2A_{m-1} = 2mx_m + (3-2m)x_{m-1} $$

Así que para que esta relación de recurrencia para mantener sólo tenemos que verificar que

$$2mx_m + (3-2m)x_{m-1} = 0$$

Cual es fácil de comprobar por la expansión de $x_m = |\binom{\frac{1}{2}}{m}|$.

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Yuriy S Puntos 179

Bien, me lo imaginé. En primer lugar, escribimos la relación de recurrencia para el valor absoluto de los coeficientes binomiales:

$$x_m= \left| \left( \begin{matrix} \frac{1}{2} \\ m \end{matrix} \right) \right|=\frac{1/2 (1-1/2)(2-1/2)\cdots (m-1-1/2)}{m!}=\frac{m-3/2}{m}x_{m-1}$$

$$x_1=\frac{1}{2}$$

A continuación, vamos a trabajar con nuestro sistema.

Restamos la ecuación número $m-2$ a partir de la ecuación número $m-1$ mostrar:

$$x_1+x_2+\cdots + x_{m-2}=1-2(m-1)x_{m-1}$$

Ahora añadimos esta ecuación a la ecuación número $m-1$ y obtener:

$$(m+1)x_1+(m+2)x_2+\cdots + (2m-2)x_{m-2}+(2m-2)x_{m-1}=m-2(m-1)x_{m-1}$$

$$(m+1)x_1+(m+2)x_2+\cdots + (2m-2)x_{m-2}=m-(4m-4)x_{m-1}$$

Ahora vamos a utilizar el lado derecho de esta ecuación en la ecuación número $m$:

$$m-(4m-4)x_{m-1}+(2m-1)x_{m-1}+2mx_m=m$$

Finalmente obtenemos:

$$x_m=\frac{2m-3}{2m}x_{m-1}$$

$$x_1=\frac{1}{2}$$

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