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Mostrar que un polinomio se anula

Cuando se hace la expansión de la siguiente expresión polinómica, el resultado es cero. \begin{align*} &- 1 (-1 - 2 x) (0 - 2 x) (1 - 2 x) (2 - 2 x) \\ &+5 (-1 - 1 x) (0 - 1 x) (1 - 1 x) (2 - 1 x) \\ &-10 (-1 - 0 x) (0 - 0 x) (1 - 0 x) (2 - 0 x) \\ &+10 (-1 + 1 x) (0 + 1 x ) (1 + 1 x) (2 + 1 x) \\ &-5 (-1 + 2 x) (0 + 2 x) (1 + 2 x) (2 + 2 x) \\ &+1 (-1 + 3 x) (0 + 3 x ) (1 + 3 x) (2 + 3 x)\\ &=0. \end{align*}

Más generalmente, para $1 \leq k , parece que $$\tag 1 \sum_{j=0}^n (-1)^j{n \choose j}{k-1+x(j-k) \choose n-1}=0.$$

He intentado, pero hasta ahora he fallado en demostrarlo. ¿Alguna idea?

Para el contexto, una prueba de (1) implicaría que $S(k,n,m)=S(n-k,n,m)$, donde $S(k,n,m)$ está definido en esta pregunta.

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Ryley Puntos 11916

Soy el autor de la otra pregunta. Daré una prueba más o menos detallada de la pregunta que hiciste. Saltaré los detalles de los cálculos largos, pero no son complicados. Encontré un enfoque ligeramente más claro que lo que comenté en la pregunta original (¡que animo a las personas interesadas a pensar en ello!)

Fijemos $k, n, t$. El coeficiente de $x^{kt}$ en el polinomio $(1+x+x^2+\ldots+x^t)^n$ es claramente igual al coeficiente de $x^{(n-k)t}$. Podemos escribir ese polinomio de forma simple como $\left(\frac{1-x^{t+1}}{1-x}\right)^n$, y usando las funciones generadoras tanto del numerador como del denominador, podemos encontrar la siguiente fórmula:

$$ E_{k,n}(t) = \sum_{j=0}^{k-1} (-1)^j \binom{n}{j} \binom{(k-j)t+n-1-j}{n-1} .$$

Por lo tanto, el coeficiente de $x^{kt}$ en $(1+x+\ldots+x^t)^n$ es exactamente la última expresión (notablemente, es un polinomio en $t$).

Si tratas de aislar el coeficiente de $t^m$ en la última expresión lo que obtienes es simplemente la expresión de $S(k,n,m)$ de la pregunta a la que hiciste referencia. Esencialmente, dado que $E_{k,n}(t) = E_{n-k,n}(t)$, entonces es evidente que $S(k,n,m)=S(n-k,n,m)$.

Con ese lenguaje, la diferencia $S(k,n,m)-S(n-k,n,m)$ es exactamente la suma que estás preguntando en este post, y entonces claramente es 0.

Como dije en la otra publicación, por supuesto solo se puede demostrar trabajando con algunas recurrencias e inducción, pero esta es una prueba más transparente. Por supuesto, la otra pregunta se puede reformular como demostrar si los polinomios $E_{k,n}$ tienen coeficientes positivos.

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aprado Puntos 1

Idea (para el primer polinomio):

Dado que tiene un grado de $4$, solo necesitas encontrar $5$ raíces diferentes. El $0$ obviamente es una, luego prueba con $\pm1$ y $\pm2$. Luego debe ser constantemente $0$.

Digamos: $$p(1) = 0+0+0+0-120+120 =0$$

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