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Matemática => Matemática Discreta y Algoritmos => Mensaje iniciado por: manooooh en 07 Julio, 2020, 09:50 am

Título: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: manooooh en 07 Julio, 2020, 09:50 am
Hola!

Estaba viendo el problema 57 de este enlace:

https://www.unirioja.es/talleres/creatividad_matematica/SeminarioBachillerato/solhoja8_2017.pdf

y me surgió la duda de cómo hallar \( a_3 \).

El problema es sobre relaciones de recurrencia, y dice:

Se quiere recubrir un rectángulo de tamaño \( 2\times n \) con baldosas de tamaños \( 2\times1 \) y \( 2\times2 \). Encuentra una relación de recurrencia para calcular \( a_n \), el número total de recubrimientos diferentes que pueden hacerse.



Pude entender que \( a_1=1 \) y \( a_2=3 \), pero no entiendo por qué \( a_3=5 \).

Si el rectángulo es de \( 2\times 3 \), yo veo que sólo existen 3 formas de poner las baldosas:

- \( 3 \) baldosas \( 2\times 1 \) en horizontal.
- \( 3 \) baldosas \( 2\times 1 \), \( 1 \) horizontal y \( 2 \) vertical.
- \( 1 \) baldosa \( 2\times2 \) y \( 1 \) baldosa \( 2\times1 \) horizontal.

¿Alguien puede dibujar las situaciones restantes, por favor?

Gracias!!
Saludos
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: sugata en 07 Julio, 2020, 09:55 am
En el 2º y tercer caso, cambia horizontales por verticales.
El mismo rectángulo puesto de pie.
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: manooooh en 07 Julio, 2020, 10:02 am
Hola sugata!! Espero que estés bien.

En el 2º y tercer caso, cambia horizontales por verticales.
El mismo rectángulo puesto de pie.

Ahhh... ¿o sea que sería así?:

(https://foro.rinconmatematico.com/index.php?action=dlattach;topic=113753.0;attach=22019)

Yo pensé que la (1) y la (5) contaban como uno, lo mismo entre la (3) y (4). ¿No es que lo que importa es si las baldosas están o no horizontales o verticales? ¿Es otra combinación si están por encima o por debajo de otras?

Gracias y saludos
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: sugata en 07 Julio, 2020, 10:36 am
¿El 3 y 4 son exactamente el mismo recubrimiento?
Numera las baldosas iguales con el mismo número. Observas en seguida que son distintas.
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: manooooh en 07 Julio, 2020, 11:19 pm
Hola

¿El 3 y 4 son exactamente el mismo recubrimiento?
Numera las baldosas iguales con el mismo número. Observas en seguida que son distintas.

No entiendo bien cómo me dices de numerarlas. Disculpa :(

En la (3) tenemos las 2 verticales debajo, y la horizontal arriba. En la (4) están las 2 verticales arriba y la horizontal abajo. Es como si a la (3) la hubiese girado 180º grados, resulta en la (4). ¿Por qué las consideramos como distintas?

Saludos
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: geómetracat en 08 Julio, 2020, 12:15 am
Tú mismo dices que si a la (3) la giras 180° obtienes la (4). Luego la (3) es distinta de la (4), ya que si fuera la misma no tendrías que hacerle nada. Es decir, que cuando hablan de recubrimientos distintos no quiere decir que dos recubrimientos son iguales si existe alguna simetría que lleva uno en el otro, quiere decir que son distintos si el dibujo es distinto. O de otra manera, no es lo mismo poner una baldosa \( 2 \times 1 \) a la izquierda y una \( 2 \times 2 \) a la derecha que una baldosa \( 2 \times 2 \) a la izquierda y una \( 2 \times 1 \) a la derecha.

Aunque hubiera alguna duda sobre esto y pudieras sospechar que cuando dice distintas quisiera decir distintas salvo simetría, de la solución que dan es bien claro que considera diferentes a configuraciones distintas de las baldosas, aunque puedes transformar una en la otra con una simetría.
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: sugata en 08 Julio, 2020, 12:21 am
Hola

¿El 3 y 4 son exactamente el mismo recubrimiento?
Numera las baldosas iguales con el mismo número. Observas en seguida que son distintas.

No entiendo bien cómo me dices de numerarlas. Disculpa :(

En la (3) tenemos las 2 verticales debajo, y la horizontal arriba. En la (4) están las 2 verticales arriba y la horizontal abajo. Es como si a la (3) la hubiese girado 180º grados, resulta en la (4). ¿Por qué las consideramos como distintas?

Saludos

Si llamamos 1 a las baldosas 2x1, y 2 a las 2x2, en tus dibujos sería.
El primero
\(  
1\\2
 \)

Y el 5 sería
\(  2\\1 \)
Al no estar colocados en el mismo sitio, como dice geómetracat, no son iguales.

P.D. ¿Dónde está el botón rápido de Látex?
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: geómetracat en 08 Julio, 2020, 12:24 am
P.D. ¿Dónde está el botón rápido de Látex?

Es el botón que tiene una \( \Sigma \) (de más a la izquierda).
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: sugata en 08 Julio, 2020, 12:27 am
P.D. ¿Dónde está el botón rápido de Látex?

Es el botón que tiene una \( \Sigma \) (de más a la izquierda).


Gracias. Esto habrá cambiado hace poco, porque lo último que escribí seguía llamándose "Tex"
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: manooooh en 08 Julio, 2020, 01:32 am
Hola a ambos

Muchas gracias, pensé que los giros era una cuestión estética, pero sí que es cierto que mirar una figura rotada 0º o 180º, son figuras distintas. Es bueno saberlo de ustedes ;)

Saludos
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: sugata en 08 Julio, 2020, 02:05 am
Hola a ambos

Muchas gracias, pensé que los giros era una cuestión estética, pero sí que es cierto que mirar una figura rotada 0º o 180º, son figuras distintas. Es bueno saberlo de ustedes ;)

Saludos

Una figura rotada 0º, muy distinta no es...
 :P
Sé lo que querías decir, pero así expresado me sonaba raro.
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: manooooh en 24 Julio, 2020, 02:51 am
Hola

Tengo una duda en cómo el documento busca la recurrencia.

Dice que si tenemos recubiertos \( 2\times(n-1) \) es necesario recubrir con una baldosa de \( 2\times1 \) lo cual lo entiendo.

Mi problema viene cuando dice que para recubrir \( 2\times(n-2) \) se deben añadir dos baldosas \( 2\times1 \) en horizontal o una baldosa \( 2\times2 \). De ahí deduce que \( a_n=a_{n-1}+2a_{n-2} \).

Pero ¿no es que \( a_2=3 \)? Para mí cuando se recubrieron \( 2\times(n-2) \) hay 3 opciones: las que dice y además dos baldosas de \( 2\times1 \) en vertical. ¿Estoy en lo correcto?

En ese caso el autor está equivocado y ya no veo por qué \( a_n=a_{n-1}+2a_{n-2} \). ¿Alguien me ayuda?

Saludos
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: geómetracat en 24 Julio, 2020, 10:32 am
El caso de dos baldosas en vertical ya está contemplado en el caso en que amplías un recubrimiento \( 2\times (n-1) \). Si lo contaras también en el segundo caso estarías contando un mismo recubrimiento dos veces, y por tanto estaría mal.

Es decir, dado un recubrimiento \( 2\times n \) hay dos casos. O bien proviene de un recubrimiento \( 2 \times (n-1) \) añadiendo una baldosa vertical al final. O bien proviene de un recubrimiento \( 2 \times (n-2) \) pero no de uno \( 2 \times (n-1) \) en cuyo caso se obtiene o bien agregando dos baldosas horizontales o una \( 2\times 2 \). Ahora los casos son excluyentes (ningún recubrimiento aparece en los dos casos) y por tanto puedes escribir la recurrencia que te dan.
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: manooooh en 24 Julio, 2020, 11:01 am
Hola

El caso de dos baldosas en vertical ya está contemplado en el caso en que amplías un recubrimiento \( 2\times (n-1) \). Si lo contaras también en el segundo caso estarías contando un mismo recubrimiento dos veces, y por tanto estaría mal.

Es decir, dado un recubrimiento \( 2\times n \) hay dos casos. O bien proviene de un recubrimiento \( 2 \times (n-1) \) añadiendo una baldosa vertical al final. O bien proviene de un recubrimiento \( 2 \times (n-2) \) pero no de uno \( 2 \times (n-1) \) en cuyo caso se obtiene o bien agregando dos baldosas horizontales o una \( 2\times 2 \). Ahora los casos son excluyentes (ningún recubrimiento aparece en los dos casos) y por tanto puedes escribir la recurrencia que te dan.

Muchas gracias! Creo entenderte, y es simplemente que estaba contando casos repetidos.

(https://foro.rinconmatematico.com/index.php?action=dlattach;topic=113753.0;attach=22073)

¿Lo entendí bien?

El problema que veo es que para \( n=4 \) me da menos que lo que debería dar que son \( 11 \) (contando las que no oscuras da un total de 8).

Saludos
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: geómetracat en 24 Julio, 2020, 11:31 am
El diagrama no está bien. Tienes que ir persiguiendo cada posibilidad hasta el final. Por ejemplo, en la primera bifurcación arriba te queda \( 2 \times (n-1) + 2 \times 1 \) y lo marcas como si fuera terminal, pero ahora deberías descomponer el factor \( 2 \times (n-1) \) siguiendo la recurrencia.
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: Luis Fuentes en 24 Julio, 2020, 11:35 am
Hola

 manooooh: no entiendo muy bien el esquema que haces.

 No se porque bifurcas los casos \( 2\times (n-2) \) pero no los \( 2\times (n-1) \). No estoy seguro de que sea clarificador.

 Tampoco entiendo esto:

El problema que veo es que para \( n=4 \) me da menos que lo que debería dar que son \( 11 \) (contando las que no oscuras da un total de 8).

 Para \( n=4 \) el número de configuraciones ciertamente son 11 y salen aplicando la relación recursiva indicada:

\(  a_1=1,\quad a_2=3,\quad a_n=a_{n-1}+2a_n \)

\(  a_3=a_2+2\cdot a_1=3+2\cdot 1=5 \)
\(  a_4=a_3+2\cdot a_2=5+2\cdot 3=11 \)

Saludos.

P.D. Mientras escribías esto se adelantó geómetracat
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: manooooh en 24 Julio, 2020, 11:36 am
Hola

El diagrama no está bien. Tienes que ir persiguiendo cada posibilidad hasta el final. Por ejemplo, en la primera bifurcación arriba te queda \( 2 \times (n-1) + 2 \times 1 \) y lo marcas como si fuera terminal, pero ahora deberías descomponer el factor \( 2 \times (n-1) \) siguiendo la recurrencia.

Ah, claro. Entonces el diagrama no nos dice nada. Porque no podría detenerse jamás, salvo si decimos que \( 2\times(n-1)+2\times1=2\times(n-2)+2\times1+2\times1=2\times(n-3)+2\times1+2\times1+2\times1=\cdots=2\times1+\cdots+2\times1 \).

Entonces está bien en que siempre dado un recubrimiento cualquiera, por ejemplo \( 2\times(n-6) \), van a haber 2 posibilidades: que las \( 2\times(n-5) \) se le agreguen la baldosa \( 2\times1 \), o que se cuenten nuevas combinaciones.

Saludos

AGREGADO:

No se porque bifurcas los casos \( 2\times (n-2) \) pero no los \( 2\times (n-1) \). No estoy seguro de que sea clarificador.

Estoy de acuerdo contigo. Pensé que las no oscuras eran terminales pero siguen dependiendo de \( n \). En ese caso, para que sean terminales, es lo mismo que hacer con menos símbolos la recurrencia en la forma que haces.
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: geómetracat en 24 Julio, 2020, 11:49 am
He dibujado el diagrama correspondiente a \( 2 \times 4 \). Los números entre paréntesis corresponden a no terminales, que aún hay que seguir desarrollando.

(https://foro.rinconmatematico.com/index.php?action=dlattach;topic=113753.0;attach=22074)
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: manooooh en 24 Julio, 2020, 11:57 am
Hola

 :aplauso: :aplauso:. Ahora lo veo claro gracias a tu dibujo. No consideré los casos en que la baldosa podía estar acostada. Y eso que me lo dijiste.

Muchísimas gracias :).

Saludos
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: Luis Fuentes en 24 Julio, 2020, 12:07 pm
Hola

 Por cierto te puede interesar el siguiente problema parecido:

https://foro.rinconmatematico.com/index.php?topic=108800.0

Saludos.
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: manooooh en 26 Julio, 2020, 12:34 am
Hola

¿Así quedaría el desarrollo para \( n=3 \)?:

(https://foro.rinconmatematico.com/index.php?action=dlattach;topic=113753.0;attach=22079)

(Me olvidé poner paréntesis al \( 2\times3 \))

Gracias y saludos
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: geómetracat en 26 Julio, 2020, 12:59 am
Sí, yo lo veo bien.
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: manooooh en 27 Agosto, 2020, 10:23 pm
Hola a todos

Estoy peleándome con el enunciado y es que ahora volviendo a pensar me doy cuenta de que si, supuesto nos lo dieran como ejercicio para practicar, ¿una baldosa \( 2\times1 \) no es distinta a una \( 1\times2 \) (la baldosa \( 2\times1 \) rotada)?

En ese caso el problema cambia, por eso les pregunto a ustedes si solamente leyendo el enunciado:

El enunciado sólo habla de baldosas verticales y cuadradas. Solamente con ese tipo de baldosas. ¿Por tanto está mal considerar baldosas horizontales?

Por otra parte, si viene alguien que lee el enunciado y lo resuelve sin considerar baldosas horizontales, ¿lo tendría mal planteado? En este caso, ¿cómo se lo hacemos notar?

Saludos y gracias
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: geómetracat en 28 Agosto, 2020, 10:27 am
Pues tienes razón, no me había fijado en el enunciado original. Es como poco ambiguo, aunque yo creo que si leyera el enunciado por primera vez entendería que solo puedo usar baldosas \( 2\times 1 \) (verticales) y \( 2\times 2 \).
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: manooooh en 30 Agosto, 2020, 10:20 am
Hola

Pues tienes razón, no me había fijado en el enunciado original. Es como poco ambiguo, aunque yo creo que si leyera el enunciado por primera vez entendería que solo puedo usar baldosas \( 2\times 1 \) (verticales) y \( 2\times 2 \).

Vaya. :'( Había preparado el video y ahora debería descartarlo, o al menos incluir la solución que prácticamente el 99.99% pensaría.

De todas maneras tiene un arreglo bastante fácil: Si eliminamos las baldosas horizontales, la recurrencia pedida sería \( a_n=a_{n-1}+a_{n-2} \), con \( a_1=1 \) y \( a_2=2 \), parecida a la que teníamos antes pero muy parecida a la de Fibonacci, salvo que el término \( a_2 \) cambia. Por lo que su resolución no es muy distinta...

Saludos
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: geómetracat en 30 Agosto, 2020, 11:28 am
Yo lo que haría sería modificar ligeramente el enunciado para dejar claro que puedes usar baldosas \( 2\times 1 \) y \( 1 \times 2 \) (horizontales o verticales). El problema es mucho más interesante que si solo puedes ponerlas verticales, que como dices es la sucesión de Fibonacci (desplazada).
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: manooooh en 30 Agosto, 2020, 11:37 am
Hola

Yo lo que haría sería modificar ligeramente el enunciado para dejar claro que puedes usar baldosas \( 2\times 1 \) y \( 1 \times 2 \) (horizontales o verticales). El problema es mucho más interesante que si solo puedes ponerlas verticales, que como dices es la sucesión de Fibonacci (desplazada).

Eso sería magnífico si ocurriera antes de enviarlo a los alumnos como trabajo opcional. ;D

Saludos
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: geómetracat en 30 Agosto, 2020, 01:20 pm
Eso sería magnífico si ocurriera antes de enviarlo a los alumnos como trabajo opcional. ;D

Vaya. :(
Entonces la mejor alternativa creo que es explicar ambos planteamientos.
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: Luis Fuentes en 08 Septiembre, 2020, 05:18 pm
Hola

Estoy peleándome con el enunciado y es que ahora volviendo a pensar me doy cuenta de que si, supuesto nos lo dieran como ejercicio para practicar, ¿una baldosa \( 2\times1 \) no es distinta a una \( 1\times2 \) (la baldosa \( 2\times1 \) rotada)?

En ese caso el problema cambia, por eso les pregunto a ustedes si solamente leyendo el enunciado:

El enunciado sólo habla de baldosas verticales y cuadradas. Solamente con ese tipo de baldosas. ¿Por tanto está mal considerar baldosas horizontales?

¿El enunciado es este?

Citar
Se quiere recubrir un rectángulo de tamaño \( 2\times n \) con baldosas de tamaños \( 2\times1 \) y \( 2\times2 \). Encuentra una relación de recurrencia para calcular \( a_n \), el número total de recubrimientos diferentes que pueden hacerse.

Yo entendería ahí sin más aclaración que las baldosas \( 2\times 1 \) se pueden usar en cualquier posición.

Saludos.
Título: Re: Calcular total de recubrimientos de un rectángulo \(2\times n\) con baldosas
Publicado por: manooooh en 08 Septiembre, 2020, 06:50 pm
Hola Luis, ¡cuánto tiempo! Seguro hayas estado muy ocupado con tareas académicas

Sí, es ese el enunciado.

El problema es que "Cambiar de posición" puede significar "Otro tipo de baldosa", y de ahí la confusión. Creo que también los arquitectos usan distintos diseños para baldosas horizontales y verticales.

Agradezco tu apreciación, aunque tomé la decisión de que el que haya entendido sólo con verticales estará bien resuelto, y el que lo haya entendido con los 2 tipos también estará bien. No cambia mucho la forma de resolver. De hecho ya entregaron y algunos lo pensaron de una forma y otros de la otra. ¿Lo ves bien?

Saludos