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Encontrar una relación de recurrencia combinatoria con tres variables

Esta pregunta es del libro de texto de funcionalidades generadoras,

Dejemos que $f(n, m,k)$ sea el número de cadenas de n $0$ y $1$ que contienen exactamente $m$ $1$ 's, no $k$ de los cuales son consecutivos.

Encuentre una fórmula de recurrencia para $f$ . Debería tener $f(n, m,k)$ en el lado izquierdo, y exactamente tres términos en el derecho.

Había ejemplos anteriores que implicaban coeficientes binomiales y particiones, así que estoy seguro de que el método para encontrar la recurrencia es similar (dividiendo el total en montones con n y sin n, etc)

Esto parece en otro nivel de complejidad, cualquier ayuda sería muy apreciada.

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kg. Puntos 404

Imagina que construyes una cadena binaria de este tipo añadiendo $0$ o $1$ a una cadena más corta. La dificultad, por supuesto, es que no se puede estar seguro de poder añadir otra $1$ ya que podría violar la "condición consecutiva". Por lo tanto, hay que tener en cuenta los posibles finales. En consecuencia, defina $f(n,m,k,i)$ para ser el número de cadenas "buenas" que terminan exactamente en $i$ $1's$ . Por supuesto, podemos reescribir esta función en términos de la original... sabemos que las cadenas que cuenta terminan en $01^{i}$ pero lo que viene antes puede terminar en cualquier dígito, tiene exactamente $m-i$ $1's$ y sigue satisfaciendo la condición consecutiva. Por lo tanto, $$f(n,m,k,i)=f(n-i-1,m-i,k)$$ Volviendo al problema, obtenemos inmediatamente la recursión: $$f(n,m,k)=f(n-1,m,k)+f(n-1,m-1,k)-f(n-1,m-1,k,k-1)$$ Donde el primer término viene por la adición de un $0$ el segundo añadiendo un $1$ y la tercera eliminando aquellas cadenas que violarían la condición de consecutividad. Finalmente, entonces, obtenemos,

$$f(n,m,k)=f(n-1,m,k)+f(n-1,m-1,k)-f(n-1 -(k-1)- 1,m-1-(k-1),k)=f(n-1,m,k)+f(n-1,m-1,k)-f(n-k-1,m-k,k)$$

Nota: esto parece un buen candidato para un error del tipo "poste de la cerca". Es decir, no me sorprendería que algunos índices estuvieran desviados por $1$ . Yo lo revisaría cuidadosamente para ver si las cifras son razonablemente pequeñas.

2voto

Anthony Shaw Puntos 858

Podemos desglosar $f(n,m,k)$ en el número de unos consecutivos con los que termina $$ f(n,m,k)=\left\{\begin{array}{} 0&\text{if }m<0\text{ or }n<m&\text{impossible}\\[9pt] [n<k]&\text{if }n=m&\text{only ones}\\ \displaystyle\sum_{j=0}^{k-1}f(n-j-1,m-j,k)&\text{if }n\gt m&\begin{array}{l}\text{ends with a zero}\\[-4pt]\text{and $j$ ones}\end{array} \end{array}\right. $$ donde $[\cdots]$ son Soportes Iverson .

Aquí hay una tabla para $k=3$ : $$ \begin{array}{r|rr} &0&1&2&3&4&5&6&7&8&9&n\\\hline 0&1&1&1&1&1&1&1&1&1&1\\ 1&0&1&2&3&4&5&6&7&8&9\\ 2&0&0&1&3&6&10&15&21&28&36\\ 3&0&0&0&0&2&7&16&30&50&77\\ 4&0&0&0&0&0&1&6&19&45&90\\ 5&0&0&0&0&0&0&0&3&16&51\\ 6&0&0&0&0&0&0&0&0&1&10\\ 7&0&0&0&0&0&0&0&0&0&0\\ m \end{array} $$

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