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¿Por qué es importante estudiar combinatoria?

Estaba discutiendo con mi amigo Sayan Mukherjee sobre por qué tenemos que estudiar combinatoria que, hay que reconocerlo, no es nuestra asignatura favorita porque vemos muy poca motivación para ello (no digo que no exista motivación para estudiarla, es sólo que yo no la he encontrado).

Estos son algunos de los "usos" de la combinatoria que se nos ocurren:

  1. Contar: el número de formas en que podemos realizar una secuencia finita de operaciones y cómo se pueden organizar o seleccionar los objetos. Por ejemplo, el número de formas en que podemos seleccionar $k$ impar y elementos pares del conjunto $S=\{1,2,\dots, 2n\}$ para que en la sección puedan aparecer como máximo 3 elementos Impares consecutivos.

  2. Dibujar biyecciones - El clásico Problema de estrellas y barras nos proporciona ideas clave para contar el número de soluciones integrales de ecuaciones de la forma $x_1+x_2+\dots x_n=k$ .

  3. El Los siete puentes de Königsberg que me cautivó de niño.

Me he abstenido de mencionar las recursiones y las funciones generadoras, ya que las veo más como herramientas.

Pero estoy buscando más motivación; contar, como se describe en los problemas parece ser la punta del iceberg y apreciaré más ejemplos en los que la combinatoria y la teoría de grafos pueden ser herramientas poderosas. ¿Podemos tener una lista de usos de la combinatoria? No estoy buscando aplicaciones a la industria, sólo matemáticas puras.

No es imprescindible que las respuestas se ajusten al nivel de la escuela secundaria; ¡sin duda, será divertido volver a consultar la información adicional!

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thecoshman Puntos 213

Me gustaría mencionar sobre las recursiones y las funciones generadoras (el herramientas a la que se refiere). Las relaciones de recursión (o ecuaciones de diferencia ) es (más o menos) equivalente a las ecuaciones diferenciales de la física o de cualquier otro ámbito científico. A grandes rasgos, las ecuaciones diferenciales se definen sobre un dominio integral, mientras que las ecuaciones diferenciales se definen sobre un dominio real (la diferencia es mucho más fundamental que esto, ya que una ecuación diferencial también puede definirse sobre un dominio entero, puedes buscarlo).

La ecuación de recursión es la ecuación funcional de cualquier sistema que ayuda en enumeración . Por ejemplo Números catalanes tienen cerca de 150 aplicaciones diferentes (analizadas en el libro de Richard P. Stanley en Combinatoria Enumerativa ), incluso hay un volumen completo sobre el número catalán escrito Thoamas Koshy.

La generación de funciones es una herramienta brillante para resolver las recurrencias. Se trata de un hermoso dispositivo matemático para encontrar una ecuación de forma cerrada a las relaciones recursivas. Si eres estudiante de informática (o programador) apenas necesitarás estas herramientas.

Si te dedicas a la informática (que supongo que sí) rara vez necesitarás estas herramientas (G.F.'s) pero las ecuaciones de recursión son algo de lo que nunca escaparás, y además es muy divertido.

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Halfgaar Puntos 2866

La combinatoria resulta ser bastante importante para la teoría de grupos y la probabilidad. También es relevante para la topología, el análisis, etc.

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