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¿De cuántas formas puede desexcitarse el electrón al estado base?

Este problema de combinatoria surgió a partir de una pregunta en física: ¿cuántas formas hay de regresar del nivel de energía 1 al nivel de energía n, permitiendo cualquier combinación de saltos hacia abajo?

Después de la enumeración, parecía que debería ser la suma de la fila $(n-1)$ de la triangulación de Pascal (es decir, $\sum_{k=0}^{n-1}\binom{n-1}{k}$).

¿Cómo puedo demostrar esto y qué está mal con la siguiente prueba intentada?:

Representa los espacios entre los niveles de energía por ($n-1$) puntos, y el nivel de energía en el que descansa el electrón por un |. El número de estos niveles de energía = k.

Así que para n=4 las posibilidades son (k=0) ... , (k=1) .|.. , ..|. y (k=2) .|.|.

Nota que $k \le n-2 $.

Entonces para $k=k$ hay $\large \frac{((n-1)+k)!}{(n-1)!k!}=\binom{n-1+k}{k}$

Así que $ Posibilidades = \sum_{k=0}^{n-2} \frac{((n-1)+k)!}{(n-1)!k!} =\sum_{k=0}^{n-2} \binom{n-1+k}{k}$. Lo cual es irritantemente similar a la fórmula anterior, pero evidentemente algo ha salido mal en la prueba.

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Matthew Scouten Puntos 2518

Las paradas en el camino desde el nivel $n$ hasta el nivel $1$ pueden ser cualquier subconjunto de $\{2,3,\ldots,n-1\}$, por lo tanto hay $2^{n-2}$ formas.

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