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Cómo encontrar Número de soluciones enteras$x_{1}+x_{2}+\cdots+x_{n}=m$

Pregunta:

deje $m$ $n$ ser enteros positivos,El número de enteros positivos soluciones de la ecuación

$$x_{1}+x_{2}+\cdots+x_{n}=m,m\ge n,x_{i}\ge 1,1\le x_{1}\le x_{2}\le\cdots\le x_{n},(i=1,2,\cdots,n)$$ es$f(m,n)$, ¿Cómo encontrar este formulario cerrar $f(m,n)?$

Sé que esto therom:

Deje $n$ $m$ ser enteros positivos,El número de enteros positivos solución de la ecuación $$x_{1}+x_{2}+\cdots+x_{m}=n(n\ge m)$$ es $$N=\binom{n-1}{m-1}$$

Pero para mi problema,yo no puedo probarlo.Gracias

POR el camino

En 2010 China de matemáticas de la competencia,no existe este problema

encontrar el número total de conjuntos de enteros positivos $(x,y,z)$donde $x,y$ $z$ son enteros positivos, con $x\le y\le z$ y de tal manera que $$x+y+z=2010$$

esta respuesta es $$336675$$

puede ver este PDF:(problema 8) http://wenku.baidu.com/view/9a59934ee518964bcf847cba.html

y me parece también que este mismo problema es Sinapore Olimpiada Matemática (SMO)2012 Problema 4:

encontrar el número total de conjuntos de enteros positivos $(x,y,z)$donde $x,y$ $z$ son enteros positivos, con $x\le y\le z$ y de tal manera que $$x+y+z=203$$

Este es una Solución de office(tal vez está mal).

La primera nota que hay $\binom{202}{2}=\dfrac{202(201)}{2}=20301$ enteros positivos conjuntos de$(x,y,z)$ que satisfacen la ecuación dada.Estos conjuntos de soluciones son aquellos en los que dos de los tres valores son iguales.si $x=y$$2x+z=203$, Por enumeerating,$z=1,3,5,\cdots,201$.Hay, pues, $101$ soluciones de la forma $(x,x,z)$, de igual forma,hay $101$ soluciones de la forma$(x,y,x)$$(x,y,y)$, ya que el $x<y<z$,la respuesta es $$\dfrac{1}{3!}\left(\binom{202}{2}-3(101)\right)=\dfrac{20301-303}{6}=3333$$

7voto

Anthony Shaw Puntos 858

Supongamos que queremos contar el número de no-disminución de las secuencias de $n$ enteros no negativos cuya suma $m$. Es decir, $a_{k+1}\ge a_k$ y $$ \sum_{k=1}^na_k=m\etiqueta{1} $$ Tenga en cuenta que si ponemos $a_0=0$, luego $$ \begin{align} m &=\sum_{k=1}^na_k\\ &=\sum_{k=1}^n\sum_{j=1}^k(a_j-a_{j-1})\\ &=\sum_{j=1}^n\sum_{k=j}^n(a_j-a_{j-1})\\ &=\sum_{j=1}^n(n-j+1)(a_j-a_{j-1})\tag{2} \end{align} $$ El siguiente diagrama ilustra $(2)$$n=4$:

$\hspace{4.5cm}$enter image description here

Considere que el producto $$ \overbrace{(1+x^n+x^{2n}+\dots)}^{\x^{(a_1-a_0)n}} \overbrace{(1+x^{n-1}+x^{2(n-1)}+\dots)}^{\x^{(a_2-a_1)(n-1)}} \dots\overbrace{(1+x+x^2+\dots)}^{\x^{a_n-a_{n-1}}}\etiqueta{3} $$ En el primer factor, elegimos $x^{(a_1-a_0)n}$. En el segundo factor, elegimos $x^{(a_2-a_1)(n-1)}$. En el $k^\text{th}$ factor, elegimos $x^{(a_k-a_{k-1})(n-k+1)}$. En el producto, el coeficiente de $x^m$ es el número de maneras de hacer que la suma de $(2)$.

El producto en $(3)$ puede escribirse como $$ \prod_{k=1}^n\frac1{1-x^k}\etiqueta{4} $$ El coeficiente de $x^m$ $(4)$ es el número de la no disminución de las secuencias de $n$ enteros no negativos cuya suma $m$.


El número de no-disminución de las secuencias de $n$ enteros positivos que se suma a $m$ es el número de la no disminución de las secuencias de $n$ enteros no negativos que se suma a $m-n$. Simplemente añada $1$ a cada elemento de este último para conseguir que los antiguos.

El número de aumento de las secuencias de $n$ enteros positivos que se suma a $m$ es el número de la no disminución de las secuencias de $n$ enteros no negativos que se suma a $m-n(n+1)/2$. Simplemente añada $k$ $k^\text{th}$ elemento de este último para conseguir que los antiguos.

El número de aumento de las secuencias de $n$ enteros no negativos que se suma a $m$ es el número de la no disminución de las secuencias de $n$ enteros no negativos que se suma a $m-n(n-1)/2$. Simplemente añada $k-1$ $k^\text{th}$ elemento de este último para conseguir que los antiguos.


El número de no-disminución de las secuencias de $3$ enteros positivos que se suma a $2010$ es el coeficiente de $x^{2007}$ en $$ \prod_{k=1}^3\frac1{1-x^k}\etiqueta{5} $$ que es $336675$. Esto coincide con la respuesta que usted dé.

El número de aumento de las secuencias de $3$ enteros positivos que se suma a $203$ es el coeficiente de $x^{197}$$(5)$,$3333$. Esto coincide con la solución oficial. Sin embargo, la pregunta se pide el número de la no disminución de las secuencias de $3$ enteros positivos que se suma a $203$, que es el coeficiente de $x^{200}$ en $(5)$, $3434$.


La Forma cerrada para $(5)$

Desde $(5)$ es la inversa de $$ (1-x)(1-x^2)(1-x^3)=1-x-x^2+x^4+x^5-x^6\etiqueta{6} $$ los coeficientes de $(5)$ están determinados por $$ a_n=a_{n-1}+a_{n-2}-a_{n-4}-a_{n-5}+a_{n-6}\\ (a_0,a_1,a_2,a_3,a_4,a_5,\dots)=(1,1,2,3,4,5,\dots)\etiqueta{7} $$ Dado que las raíces de $(6)$$\left\{1,1,1,-1,e^{2\pi i/3},e^{-2\pi i/3}\right\}$, la solución de $(7)$ parece $$ a_n=c_0+c_1n+c_2n^2+c_3(-1)^n+c_4\cos(2\pi n/3)+c_5\sin(2\pi n/3)\etiqueta{8} $$ Utilizando los valores iniciales de $(7)$, se pueden calcular los coeficientes en $(8)$: $$ a_n=\frac1{72}\left(47+36n+6n^2+9(-1)^n+16\cos(2\pi n/3)\right)\etiqueta{9} $$ Tenga en cuenta que $9(-1)^n+16\cos(2\pi n/3)$ repite mod $6$: $(25,-17,1,7,1,-17)$. Poner esto juntos con $(9)$ rendimientos $$ a_n=\left\lfloor\frac{12+6n+n^2}{12}\right\rfloor\etiqueta{10} $$ El uso de $(10)$, obtenemos $a_{2007}=336675$, $a_{197}=3333$, y $a_{200}=3434$, tal como se dijo anteriormente.

5voto

Usted está buscando para la partición de $m$ $n$ positivo partes.

Puede resolver esto con una generación de función, tomando el coeficiente de $x^m$ en la expansión de $$\frac{x^n}{\displaystyle\prod_{i=1}^{n} (1-x^i)}$$ or by recursion, which is used in my Java applet at http://www.se16.info/js/partitions.htm : so if you ask for partitions of $2010$ into exactly $3$ parts you get a result of $336675$; partitions of $203$ into exactly $3$ parts gives $3434$.

En cuanto a lo que llaman la "solución de oficina", de hecho hay $20301$ composiciones de $203$ a $3$ positivo partes y $3 \times 101$ de estos tienen dos partes de la misma. Así que hay $\frac{20301-3\times 101}{3!} = 3333$ particiones de $203$ a $3$ distintos positivo partes. Pero también hay $101$ particiones de $203$ a $3$ positivo partes en las que dos (pero no tres) son idénticos, dando la respuesta correcta de $3333+101=3434$.

4voto

cyppher Puntos 166

El teorema se le da el número de soluciones de $x_{1} + \cdots + x_{n} = m$ que son permutaciones dependiente ; este es el llamado de las estrellas y las barras de teorema. Por ejemplo, $(1;2;1;2)$ $(1;1;2;2)$ son de 2 diferentes soluciones si $n=4$$m=6$.

Sin embargo, aquí sólo se considere la posibilidad de aumentar las secuencias de las soluciones. Estos son los llamados entero particiones. Más precisamente, se desea encontrar el número de $f(m,n)$ de las particiones de $m$ $n$ partes $\geq 1$. Desafortunadamente, hasta donde yo sé, no hay ninguna (simple) de la forma cerrada de $f(m,n)$. Su generación de función, por otro lado, tiene una expresión sencilla $$\sum_{m,n=1}^{\infty} f(m,n) x^{n}q^{m} = \prod_{m=1}^{\infty} \frac{1}{1-xq^{m}}$$

Para encontrar $f(m,n)$, entonces se puede calcular el plazo en frente de $x^{n}q^{m}$ en el lado derecho. Entonces, uno puede usar expansión de Taylor para encontrar numéricamente.

Algunas formas cerradas de $f(m,n)$

El artículo de la wikipedia sobre el entero de las particiones pasa a tener cerradas las formas de $f(m,n)$ para los primeros valores de $n$

  • $n=1$ : Obviamente para todos $m$, $f(m,1) =1$
  • $n=2$ : $$f(m,2)=\left\lfloor \frac{m}{2} \right\rfloor$$
  • $n\leq 3$ : De acuerdo a Hardy en papel de Algunos Famosos Problemas de la Teoría de los Números, $\displaystyle f(m,n\leq 3) = \sum_{n=1}^{3}f(m,n)$ es el entero más cercano a $$\frac{(m+3)^2}{12}$$

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