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Matemáticas concretas - ¿Cómo es que A(2n + 1) = 2A(n)?

Esto puede parecer una pregunta estúpida, y estoy bastante seguro de saber la respuesta a esta pregunta, pero no estoy seguro.

De todos modos, en la página 14 de Concrete Mathematics, el autor acaba de terminar de repasar el problema de Josefo:

Josephus

$$ J(1) = 1;$$ $$ J(2n) = 2J(n) - 1;$$ $$ J(2n + 1) = 2J(n) + 1 $$

A continuación, obtiene una representación de forma más cerrada (a mi entender) de $J(n)$ , siendo:

$$ J(2^m + l) = 2l + 1$$

donde,

$$0 \le l < 2^m; n = 2^m + l, \text{for} \space n \ge 1$$

En general, para cada versión de $J$ define tres constantes correspondientes: $\alpha$ , $\beta$ , $\gamma$ :

Recurrencia 1.11 (según el libro)

Dejemos que $f(n)$ representan la forma general de $J(n)$ :

$$ f(1) = \alpha $$ $$ f(2n) = 2f(n) + \beta$$ $$ f(2n + 1) = 2f(n) + \gamma$$

Dónde $J(n) \implies (\alpha, \beta, \gamma) = (1, -1, 1)$

A continuación, deduce una hipótesis, que implica esta forma de $f(n)$ :

$$f(n) = \alpha A(n) + \beta B(n) + \gamma C(n)$$

donde,

$$ A(n) = 2^m$$ $$ B(n) = 2^m - 1 - l$$ $$ C(n) = l$$

Así, comienza su prueba "eligiendo valores particulares y combinándolos"; En particular, selecciona las constantes $(\alpha, \beta, \gamma) = (1, 0, 0)$ . Esto implica que $f(n) = A(n)$ .

El resultado es el siguiente:

$$ A(1) = 1; $$ $$ A(2n) = 2A(n), \text{for} \space n \ge 1 $$ $$ A(2n + 1) = 2A(n), \text{for} \space n \ge 1 $$

Mi confusión proviene del hecho de que, de repente, estamos mapeando $A(2n + 1) = 2A(n)$ con un 1 que se come la función...

¿Cómo es que $A(2n + 1) = A(2n) = 2A(n)$ ?

¿Significa esto que

$$ A(2n + 1) = 2A(n) + 1\gamma$$

con $\gamma = 0$ ?

4voto

tomi Puntos 2321

En este tipo de problemas se comienza con la función definida para un solo valor: típicamente $n=1$ . A continuación, se utiliza un mecanismo de bootstrapping para definir la función para otros valores de $n$ .

Ejemplo 1

Podríamos tener $T(1)=5$ y $T(n+1)=3T(n)$ .

Esto daría la secuencia $T(1)=5, T(2)=15, T(3)=45, T(4)=135, ...$

En este caso, la secuencia recorre todos los valores posibles de $n$ a partir de $n=1$ y continuando para siempre...

Ejemplo 2

Ahora considere $T(1)=5$ y $T(2n)=3T(n)-2$ .

Esto daría la secuencia $T(1)=5, T(2)=13, T(4)=37, T(8)=109, ...$

En este caso la secuencia se limita a ciertos valores de $n$ no tenemos ni idea de lo que $T(3)$ o $T(5)$ o $T(6)$ podría ser.

Necesitamos un mecanismo para "rellenar los huecos", por lo que se requiere otra definición.

Si tenemos $T(2n+1)=5T(n)-18$ Entonces esto nos daría $T(3)=7$ .

Ya tenemos $T(4)$ .

$T(5)$ se puede encontrar utilizando $T(2 \times 2+1)=5T(2)-18=47$ .

$T(6)$ se puede encontrar ahora utilizando $T(2 \times 3)=3T(3)-2=19$ .

$T(7)$ se puede encontrar utilizando $T(2 \times 3+1)=5T(3)-18=17$ .

Este mecanismo dará ahora la secuencia para todos los valores de $n$ .

Su preocupación se refiere a la función $A(n)$ . Esto lo define el sistema:

$A(1)=\alpha$

$A(2n)=2A(n)+\beta$

$A(2n+1)=2A(n)+\gamma$

pero en el caso especial de que $\alpha =1, \beta=0, \gamma=0$ nos encontramos con que:

$A(1)=1$

$A(2n)=2A(n)+0=2A(n)$

$A(2n+1)=2A(n)+0=2A(n)$

Esto tiene el curioso efecto de tener $A(2n)=A(2n+1)$ pero esto ocurrirá siempre que $\beta=\gamma$ .

Considere

$A(1)=\alpha$

$A(2n)=2A(n)+\beta$

$A(2n+1)=2A(n)+\gamma$

donde $\alpha =3, \beta=5, \gamma=5$

Esto da

$A(1)=3$

$A(2n)=2A(n)+5$

$A(2n+1)=2A(n)+5$

La secuencia será:

$A(1)=3$

$A(2)=2 \times 3 + 5=11$

$A(3)=2 \times 3 + 5=11$

$A(4)=2 \times A(2) + 5=27$

$A(5)=2 \times A(2) + 5=27$

$A(6)=2 \times A(3) + 5=27$

$A(7)=2 \times A(3) + 5=27$

$A(8)=2 \times A(4) + 5=59$

$A(9)=2 \times A(4) + 5=59$

$A(10)=2 \times A(5) + 5=59$

$A(11)=2 \times A(5) + 5=59,...$

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