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Prueba de subfactorial fórmula $!n = n!- \sum_{i=1}^{n} {{n} \choose {i}} \quad!(n-i)$

Cualquier sugerencias acerca de cómo probar $$!n = n!- \sum_{i=1}^{n} {{n} \choose {i}} \quad!(n-i)$$

de Artículo de Wikipedia sobre las alteraciones?

Aquí, $!n$ es el número de alteraciones de un conjunto con $n$ elementos.

Yo no estoy en busca de pruebas, sólo codazos en la dirección correcta.

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tooshel Puntos 475

Sugerencia: ${{n} \choose {i}} \cdot!(n-i)$ cuenta el número de permutaciones que se fijan exactamente $i$ elementos.

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Martin OConnor Puntos 116

Yo realmente ser una generalización de este en mi papel de "Desquiciado de los Exámenes" (Colegio de Matemáticas de Diario, 41 (3): 197-202, 2010). Ver Teorema 7.

La generalización es la siguiente. Deje $S_{n,k}$ el número de permutaciones en $n$ elementos en los que ninguno de los primeros a $k$ elementos permanece en su posición original. Por lo tanto $S_{n,0} = n!$, y el número de alteraciones en $n$ elementos, $D_n$$S_{n,n}$.

$$S_{n+k,k} = \sum_{j=0}^n \binom{n}{j} D_{k+j}.$$

El OP pregunta es el caso de la $k = 0$.

Voy a extraer la esencia de la prueba y la post-it en los próximos minutos. Ya que quieres sugerencias en lugar de una prueba plena, solo voy a dejar esto como una referencia en caso de que usted (u otra persona leyendo esto) está interesado. Jonas Meyer respuesta da una buena pista.

3voto

bentsai Puntos 1886

He aquí una prueba, oscurecido el uso de spoiler espacio.

Si $d_n$ es el número de alteraciones en $n$ elementos, entonces el número de permutaciones en $n$ elementos con exactamente $i$ puntos fijos es ${n \choose i} d_{n-i}$ (a elegir yo los puntos a corregir, a continuación, cualquier permutación que corrige exactamente los $i$ puntos (y nada más) determina una alteración en la falta de puntos fijos, y no se $d_{n-i}$ tales alteraciones). Por lo tanto, $n!=\sum_{i=0}^n {n \choose i} d_{n-i}$, que puede ser reorganizado para dar la fórmula de arriba.

PS. Yo no soy un fan de la $!n$ notación, estoy bastante seguro de que no es estándar en la combinatoria.

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Shabaz Puntos 403

El número de alteraciones es el número de permutaciones menos el número que dejar algunos números fijos. Así, por ejemplo, el término i=5 en la suma de todas las formas de seleccionar 5 de n para dejar fijo y volver loca a todo el resto. Entonces la suma de todos los números de que puede ser fijo.

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