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Combinatoria interpretación del Teorema de los números Primos?

Una versión del Teorema de los números Primos es que $p_n \sim n \ \ln \ n$, mientras que por la fórmula de Stirling $\ln(n!) \sim n \ \ln \ n$; en consecuencia,, $p_n \sim \ln(n!)$, $\rm \color{red}{\text{and } e^{-p_n} \sim \frac{1}{n!} ^{(*)}}$. Ahora, a cada lado de la segunda fórmula tiene una sencilla interpretación en el contexto de permutaciones al azar de $n$ elementos. Por un lado, cada uno de los posibles resultados de una permutación aleatoria de $\langle 1,2,\dots,n \rangle$ probabilidad de $\frac{1}{n!}$. Por otro lado, la limitación de probabilidad ( $n \to\infty)$ que una permutación aleatoria no tiene punto fijo (es decir, que $\mathrm{perm} \langle 1,2,\dots,n \rangle$ no coincide $\langle 1,2,\dots,n \rangle$ en cualquier posición) es $e^{-1}$; así, por $p_n$ independiente al azar permutaciones de $\langle 1,2,\dots,n \rangle$, la probabilidad de que ninguno de ellos tiene un punto fijo es $e^{-p_n}$.

Hay "intuitiva" motivos para esperar el evento $E_n$ := "a cada uno de $p_n$ independiente al azar permutaciones de $n$ elementos no tiene punto fijo" para tener la probabilidad asintótica $\frac1{n!}$?

$\rm \color{red}{^{(*)} \text{This is a non sequitur and is in fact false, as described in the answer and comments below.}}$

19voto

Eric Naslund Puntos 50150

Hay un error en su pregunta. Desde el hecho de que $$p_n =n\log n+n\log\log n+O(n)$$ combined with $$\log(n!)\sim n\log n+O(n)$$ we see that the asymptotic $e^{p_n}\sim n!$ es imposible. Específicamente, $$\frac{e^{p_n}}{n!}=\exp(n\log\log n+O(n))=\exp(n\log\log n)\exp\left(1+O\left(\frac{1}{\log\log n}\right)\right)$$ $$=e^{n\log\log n}\left(1+O\left(\frac{1}{\log \log n}\right)\right),$$ whereas $n!\sim e^{p_n}$ is equivalent to $$\lim_{n\rightarrow \infty} \frac{e^{p_n}}{n!}=1.$$

Nota: Un truco útil para lidiar con un término de error en el exponente es reorganizar hasta que haya $$\exp\left(1+O(f(n))\right).$$ Assuming $f(n)$ decreases to zero, then $$\exp\left(1+O(f(n))\right)=1+O\left(f(n)\right)$$ mediante la Expansión de Taylor.

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