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Promedio de Número de Bloques en una Partición que Contiene un Gran Bloque

La notación

  • Deje $[n]$ denota el conjunto de los números enteros desde el 1 hasta el $n$, inclusive.
  • Deje $A_n$ denotar el promedio de número de bloques a través de todas las particiones de $[n]$.
  • Deje $B_n$ denotar el número de particiones de $[n]$ ($n$th Campana número).

Pregunta

Para cualquier $n \geq 1$, cuan pequeña $m$ ser (como una función de la $n$) y asegurarse de $$ A_{n-m} + 1 < A_n$$ (o, equivalentemente, $$ \frac{B_{n+1-m}}{B_{n-m}} < \frac{B_{n+1}}{B_n}-1)? $$

Comentarios

El lado izquierdo de la desigualdad proviene de la fijación de un determinado bloque de tamaño $m$ y considerando todas las particiones de $[n]$ que contiene ese bloque fijo. La idea es que si la partición contiene un solo gran bloque, se espera que el número de bloques debe caer. Para mis propósitos, los valores más pequeños de $m$ son superiores, pero me interesaría ver nada.

El siguiente razonamiento me llevó a creer $m = \lceil n / A_n \rceil$ sería lo suficientemente grande. El tamaño promedio de un bloque en una partición de $[n]$ es en la mayoría de las $\lceil n / A_n \rceil$. Tener un único más grande que la media del bloque debe reducir el promedio de número de bloques que aparecen en dicha partición. Explorar con Maple muestra $\lceil n / A_n \rceil$ no es muy grande es suficiente para establecer la desigualdad, sino $\lceil n / A_n \rceil + 1$ trabaja para $n \leq 500$.

Sigo mencionando los promedios porque tengo la esperanza de que hay una rápida prueba de la clase que he tratado en el párrafo anterior. Si ese punto de vista no es útil, no es la alternativa a la declaración de la desigualdad en términos de números de Bell. Esta expresión puede posiblemente ser analizado asintóticamente (a pesar de que la Moser-Wyman expansión falla aquí), pero yo era más bien con la esperanza de evitar. Aún así, cualquier sugerencia en este sentido son bienvenidos.

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Ken Puntos 106

Podemos pensar en una partición de $[n+1]$ está constituida por un padre de la partición de $[n]$ y la adición de $n+1$ a un conjunto existente o ponerlo en un juego (para cada uno de los padres con $k$ bloques de ha $k$ de los niños con $k$ bloques y $1$ de los niños con $k+1$ bloques; este es el mismo acoplamiento de Mike spivey se la respuesta a esta pregunta). Si dejamos $X_n$ denotar el número de bloques al azar partición de $[n]$ (por lo $A_n=E(X_n)$), esto le da

\begin{eqnarray*} A_{n+1} &=& \frac{\sum_k (k^2+(k+1)) P(X_n=k)}{\sum_k (k+1) P(X_n=k)} \\ &=& \frac{E(X_n^2)+ A_n+1}{A_n+1} \\ &\geq& \frac{A_n^2+A_n+1}{A_n+1} \textrm{ (since } E(X_n^2) \geq (E(X_n))^2 \textrm{)}\\ &=& A_n+\frac{1}{A_n+1} \end{eqnarray*}

De manera inductiva tenemos $$A_{n}-A_{n-m} \geq \sum_{j=n-m}^{n-1} \frac{1}{A_j+1} \geq \frac{m}{A_{n-1}+1}$$ desde $A_j$ es no decreciente (como se muestra en los enlaces de la pregunta). De ello se sigue que podemos tomar $m=\lceil A_{n-1}+1 \rceil$.


Como se señaló en los comentarios, esta obligado está lejos de apretado. Si usted está interesado en asintótica de los límites, entonces, una posibilidad puede ser dejar en el término I a la izquierda, la redacción de $$A_{n+1}=A_n+\frac{1}{A_n+1}+\frac{Var(X_n)}{A_n+1}.$$ Tanto en $A_n$ y la varianza parecen ser bien estudiado-Teorema de 8.60 de Toufik Mansour en el reciente libro (con referencia al Teorema VIII.41 en Flajolet y Sedgwick de la Analítica de la Combinatoria) da sus valores como $\frac{n}{\log n}(1+o(1))$ $\frac{n}{\log^2 n} (1+o(1))$ respectivamente, lo que le daría $m=\log n$ asintóticamente.

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