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Contando elecciones, la manera moderna

Un centenar de años atrás, si usted tenía $k$ hombres y $k$ de las mujeres y quería casarse con todos en parejas, era fácil ver que hay exactamente $k!$ maneras de hacer eso.

Hoy, sin embargo, los estándares sociales han evolucionado, y que muchos países ya reconocen los matrimonios del mismo sexo. Matemáticamente podemos modelo que al decir que los hombres pueden ahora ser novias y ahora las mujeres pueden ser novios. Cada boda todavía necesita una novia y un novio, sin embargo, si sólo porque uno de los cónyuges debe aparecer en la parte izquierda de la rúbrica en el acta de matrimonio y el otro a la derecha.

De cuántas maneras existen ahora para casar a nuestra $2k$ personas en pares? Un poco de primaria de la combinatoria y de álgebra de muestra que hemos $$ \etiqueta{$\daga$} \frac{(2k)!}{k!} = (k+1)\cdot(k+2)\cdot(k+3)\cdots(2k-2)\cdot (2k-1) \cdot 2k $$ posibilidades, cuando queremos recordar que la novia y quien es el novio en cada pareja.

Sin embargo, cada manera que se me ocurre para justificar esta fórmula depende de la primera, que cuentan con un mayor número de tantos años, y luego dividiendo a cabo algunos de los factores a cuenta para overcounting. (Si justificamos $(2k)!/k!$ como $\binom{2k}{k}k!$ la división se oculta en el interior el argumento de que $\binom nk=\frac{n}{k!(n-k)!}$).

Pregunta: ¿hay una manera intuitiva para explicar el resultado de $\text{($\daga$)}$, donde cada uno de los $k$ factores que tienen un significado discreto? O, en otras palabras, una descripción explícita de un bijection del conjunto $$ \{1,2,\ldots,k,k+1\}\times\{1,2,\ldots,k,k+1,k+2\}\times\cdots\times\{1,2,\ldots,2k\} $$ para el conjunto de posibles elecciones?

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JiminyCricket Puntos 143

Poner a todos en una fila, seleccione el $k$ novias (con orden) y luego casarse con la $j$-th novia elegido a los $j$-th el novio de la izquierda de pie.

6voto

mrseaman Puntos 161

Vamos a asumir que los individuos se denominan por números naturales entre $1$ y $2k$. El fin de las parejas felices como $(b_1, g_1), (b_2, g_2), \ldots (b_k, g_k)$ con $b_1 < b_2 < \ldots < b_k$. Entonces usted tiene $2k$ decisiones $g_1$, $2k-1$ decisiones $g_2$ y así sucesivamente dando $2k(2k-1)\ldots (k+2)(k+1)$ de posibilidades para el $g_i$. Cuando usted sabe los $g_i$ la $b_i$ se determina por el orden.

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Mike Puntos 1113

Para completar mi comentario un poco: podemos contar con que el $(2k-1)!!$ desordenada emparejamientos simplemente: la línea de los $2k$ personas y el número de ellos. Ahora, hay $(2k-1)$ de personas que 1 persona puede ser casada; hay $(2k-3)$ a la gente que la siguiente más pequeña persona soltera puede ser casada; etc. Una vez que tenemos nuestras parejas, podemos asignar un "socio preferente" a cada uno de forma independiente, dando $2^k$ opciones (esto se puede expresar fácilmente en booleana forma como 'es el más pequeño o más grande de nuestra pareja preferida?'). Por supuesto, desde aquí, que muestra que $2^k(2k-1)!!=\frac{(2k)!}{k!}$ es un poco complicado - uno puede par de factores, pero que es sorprendentemente proceso doloroso.

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