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Contando soluciones enteras positivas a $x_1 + x_2 + x_3 = 3n$

Supongamos que estoy usando el método estrellas y barras para contar el número de soluciones enteras no negativas para$$x_1 + x_2 + x_3 = 3n.$$Claramente, será $\binom{3n + 2}{2}$. Y ahora supongamos que queremos contar el número de soluciones enteras positivas para la misma ecuación. Soy capaz de calcularlo sin usar estrellas y barras restando de $\binom{3n + 2}{2}$ (1) el número de soluciones donde un $x_i$ es cero, y (2) el número de soluciones donde dos $x_i$ son cero. Tenemos$$\binom{3n+2}{2} - 3(3n-1) - 3 = \binom{3n-1}{2},$$que es la respuesta correcta. Sin embargo, cuando intento aplicar estrellas y barras para encontrar el número de soluciones enteras positivas de la ecuación$$x_1 + x_2 + x_3 = 3n,$agrego $3$ a ambos lados para tener en cuenta el hecho de que cada uno de los tres $x_i$ ahora debe ser mayor o igual a $1$ y no $0$, y así termino obteniendo $\binom{3n + 5}{2}$, lo cual es claramente incorrecto.

No entiendo por qué tendría que restar $3$ de ambos lados de $$x_1 + x_2 + x_3 = 3n$$ para aplicar estrellas y barras en el caso de las soluciones enteras positivas en lugar de sumar $3$, para obtener la respuesta correcta de $\binom{3n-1}{2}$. Cualquier ayuda sería muy apreciada.

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Nikolai Prokoschenko Puntos 2507

Si quieres encontrar el número de soluciones positivas para $$x_1 + x_2 + x_3 = 3n$$ entonces podrías reformular esto dejando que $y_i=x_i-1$ y encontrar el número de soluciones no negativas para $$(y_1+1) + (y_2+1) + (y_3+1) = 3n$$

Pero, restando $3$ de cada lado, esto es el número de soluciones no negativas para $$y_1 + y_2 + y_3 = 3n-3$$ que ya sabes que es $${3n-3+2 \choose 2} = {3n-1 \choose 2}$$

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David Puntos 11

Para enteros positivos, simplemente modifica un poco la técnica de estrellas y barras. Escribo $m$ en lugar de $3n.$
En la extrema izquierda, coloca una estrella fija. Quedan $m-1$ estrellas.
Pega una estrella en el lado derecho de cada barra. Quedan $m-3$ estrellas.
Ahora elige las dos barras modificadas entre $m-1$ objetos.

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