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Explicación intuitiva del coeficiente binomial

Recientemente he comencé a estudiar combinatoria, y desesperadamente estoy tratando de hacer sentido intuitivo de la misma.

Aquí es una cuestión muy simple: es el $\dbinom{n}r$ $\dfrac{n!}{(n-r)!r!}$.

Una explicación intuitiva de las fórmulas significa que si el número total de permutaciones de objetos de la partición por $r!$ y elegir uno de los miembros de cada partición, entonces ningún patrón ordenado del mismo modo se registrará más de una vez. ¿Que sólo parece mágico-hay una explicación más intuitiva para esto?

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DiGi Puntos 1925

Pensar de esta manera. Supongamos que me tienen las bolas numeradas $1$ a través de $n$, quiero recoger $r$ de ellos, y lo hago una bola en un momento. Hay $n$ diferentes formas en las que yo podría elegir la primera bola. Una vez que se ha elegido, hay sólo $n-1$ bolas de izquierda, por lo que hay $n-1$ diferentes formas en las que yo podría escoger la segunda bola. Por lo tanto, no se $n(n-1)$ diferentes formas en las que yo podría recoger las dos primeras bolas. Si sigo en esto de la moda, después de que he escogido $r-1$ bolas, no se $n-(r-1)=n-r+1$ bolas de la izquierda, así que voy a ser capaz de recoger la $r$-ésimo de la bola en $n-r+1$ diferentes maneras. Por lo tanto, la secuencia de $r$ bolas puede ser elegido en

$$n(n-1)(n-2)\ldots(n-r+1)=\frac{n!}{(n-r)!}\tag{1}$$

de diversas maneras; el $(n-r)!$ en el denominador simplemente sirve para cancelar los factores no deseados en $n!$.

Sin embargo, $(1)$ es el número de diferentes secuencias de $r$ bolas que podemos elegir: si $B$ es un conjunto de $r$ bolas, $(1)$ cuenta todas las posibles permutaciones de las bolas en $B$ por separado. E. g., si $B=\{b_1,b_2,b_3\}$, la expresión $(1)$ cuenta $B$ seis veces, una vez para cada una de las $3!=6$ posibles secuencias en las que podríamos haber elegido $B$: $\langle b_1,b_2,b_3\rangle,\langle b_1,b_3,b_2\rangle,\langle b_2,b_1,b_3\rangle,\langle b_2,b_3,b_1\rangle,\langle b_3,b_1,b_2\rangle$, y $\langle b_3,b_2,b_1\rangle$.

El mismo razonamiento que se usa para llegar al $(1)$ muestra que hay $r!$ diferentes formas de organizar un conjunto de $r$ bolas en orden, de modo que cada una de las $r$elemento-conjunto de bolas que se ha contado $r!$ veces $(1)$. Por lo tanto, para obtener el número real de $r$-elemento subconjuntos de nuestro set de $n$ bolas, debemos dividir $(1)$$r!$, al pasar

$$\binom{n}r=\frac{n!}{(n-r)!r!}\;$$

Desde el punto de vista de ver por qué esto funciona, es mejor pensar en ella como

$$\frac{n(n-1)(n-2)\ldots(n-k+1)}{r!}=\frac{\prod_{i=0}^{k-1}(n-i)}{r!}\;;$$

que realmente refleja el razonamiento involucrado.

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Zach Gershkoff Puntos 1717

Digamos que usted ha $n$ letras y desea que el número de permutaciones de longitud $r$ de su alfabeto. Ha $n$ opciones para la primera letra, $n-1$ opciones para la segunda letra, y así sucesivamente para todas las $r$ de sus cartas. Por tanto, el número de permutaciones es $\frac{n!}{(n-r)!}$.

Las combinaciones son permutaciones donde el orden no importa. En lugar de preocuparse por que la letra es de primera, segunda, etc., sólo la atención acerca de que las cartas que tiene. Su $r$ letras que has elegido puede ser ordenado en $r!$ formas, así que para deshacerse de la ordenación, la división por $r!$.

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