Autor Tema: Demostración de Teoría de Números y Combinatoria

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29 Enero, 2016, 09:12 am
Respuesta #30

Carlos Ivorra

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Mi idea era que si \(  \displaystyle {p \choose n}  \) es un natural y creo que está aquí el fondo del problema entonces \(  p |   {p \choose n}  \).

Notando  que \(  p  \) es  primo:

Pongo lo mismo de otra forma por si tuve un error en mis mensajes anteriores:


\( \displaystyle {p \choose n} = s \in \mathbb{N}  \) (p primo) entonces pongo:

\(  p = p  \)

\(  (p-1)! = b  \)


\(  a = n! \cdot (p-n)!  \)


Tenemos que:

\(  a | p \cdot b  \) y además \(  mcd(a,p) = 1  \) entonces \(  a | b  \)

Esta demostración es correcta, y es más elegante que la que yo proponía.

pero la hipótesis  que falta es que \(  (p-n)! \cdot n! | p!  \) que es en lo que está insistiendo Carlos

No. Eso creo que ha estado claro para todos en todo momento. Yo estoy insistiendo en que el argumento de Alexander (que no es el tuyo) no es correcto.

Él está de acuerdo conmigo en que esa afirmación es cierta, pero como él dice, tengo que demostrarlo, y así es, tengo que demostrarlo.

No. La demostración de Juan Pablo está ya terminada. No hay nada más que demostrar. Mi error fue que leí tu respuesta #11 y di por hecho que si tenías esa duda era porque nadie te la había resuelto antes, pero no. Tu duda estaba ya resuelta en la respuesta #6 de Juan Pablo (al menos si la primera edición en rojo estaba ya hecha entonces). Con lo dicho allí, o también en la respuesta #25, ya está resuelto el problema, sin que te quede nada pendiente de demostrar.

29 Enero, 2016, 12:41 pm
Respuesta #31

feriva

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como dice feriva, a partir de la definición algebraica (la fórmula). Por cierto, ya leí el documento del link que escribió, donde se dan las deducciones de las fórmulas de las Variaciones, Permutaciones y, claro, las Combinaciones. Lo que habría que analizar es por qué con esas fórmulas se obtienen, siempre que el número de elementos de cada grupo no supere al número total de elementos que se dan al principio, números enteros positivos.

Hola, Alexander; me explico un poco más:

En el caso general de las combinaciones \( \dfrac{m!}{k!(m-k)!}
  \) (pongo “m” para que no se confunda con la “n” de tu caso particular, que desempeña el papel de “k”) en principio, “m” puede ser primo o no, por lo que para demostrarlo con el lema de Euclides necesitas que te den alguna condición, como la que tienes en tu problema, por ejemplo (caso que ya está demostrado por Juan Pablo, como dice Carlos)

Si no tienes ninguna condición, en efecto yo creo que la manera más fácil para ver esto (la más fácil que yo veo, porque a lo mejor hay otra más sencilla) es la que te digo; y, por supuesto, al ser general, incluye también tu caso particular.

Primero viene la idea de combinación y de ella se llega a la fórmula; y no de la fórmula a la idea de combinación;  históricamente fue antes la idea que la fórmula.

Si tú te planteas de cuántas formas puedes agrupar siete elementos tomándolos de un conjunto de mil elementos distintos, pues la cantidad de formas tiene que ser un número entero, no va a haber “media forma” de agrupar o elegir uno o varios de ellos; ya que, si quitas un sólo elemento de una elección hecha y pones otro distinto, ya tienes una combinación distinta (no media combinación ni tres cuartos) y si no cambias ninguno, es la misma que era. Este concepto no necesita demostrarse, es así, no te puede salir una cantidad no entera de combinaciones (porque ni siquiera cabe imaginar físicamente tal concepto en la cabeza).

Y, lógicamente, si tengo sólo 3 elementos entre los que elegir, no puedo hacer grupos de siete elementos, para hacer eso tendré que tener al menos siete para elegir; esta condición también es obvia y no necesita más demostración; así que \( m\geq k
  \) porque otra cosa es imposible.

Por tanto, si con este razonamiento llegamos a demostrar que la fórmula general para calcular la cantidad de combinaciones, la cantidad que sea dados cualesquiera naturales \( m,k\,\, con\,\, m\geq k
  \), el resultado será siempre una cantidad de combinaciones entera, no existe el concepto de “media combinación” ni nada así, y esa cantidad vendrá representada por un número natural además, un entero positivo (porque en principio tampoco tiene mucho sentido hablar de formas negativas de elegir los elementos).

Es como si tú tienes la receta para hacer pintura roja y la haces; la receta viene a ser la idea o planteamiento de que las combinaciones son cantidades (enteras); cantidades de formas de elegir entre unos elementos y todo eso que he dicho; por otro lado, la pintura roja, ya manufacturada, viene a ser la fórmula a la que llega con esa idea; ¿hay que demostrar que la pintura es roja, acaso puede ser de otro color? O con otro ejemplo: si tienes un saco que sólo contiene bolas y nada más, ¿hay que demostrar que es imposible sacar algo que no sea una bola?

Saludos.

29 Enero, 2016, 06:31 pm
Respuesta #32

Alexander

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Vale que \( p \) no es divisible entre \( n! \), pero no veo por qué eso implica que \( \displaystyle \frac{(p-1)(p-2)\ldots \left[p-(n-1)\right]}{n!} \)  es entero.

Por ejemplo, \( \displaystyle\frac{3\cdot 4}{6} \) es entero, 3 no es divisible entre 6, y eso no implica que 4/6 sea entero.

No has entendido bien mi ejemplo. Obviamente, no puedo ponerte un contraejemplo a que el número que dices que es entero lo es realmente, porque eso es cierto. Lo que te ponía era un ejemplo de que si tienes un cociente de la forma \( \displaystyle \frac{pa}b \), el hecho de que \( p \) no sea divisible entre b no prueba que a/b sea entero, que es lo que tú pretendes usar en tu argumento.

Como el denominador \( \displaystyle n! \) no se simplifica con \( \displaystyle p \) (la división \( \displaystyle \frac{p}{n!} \) no reduce la toda la expresión a un número entero), entonces el denominador \( \displaystyle n! \) se simplifica con \( \displaystyle (p-1)(p-2)\ldots \left[p-(n-1)\right] \). La división \( \displaystyle \frac{(p-1)(p-2)\ldots \left[p-(n-1)\right]}{n!} \) es la que reduce toda la expresión a un número entero, por tanto, \( \displaystyle \frac{(p-1)(p-2)\ldots \left[p-(n-1)\right]}{n!} \) es un número entero positivo.

¿Sabes una cosa, Carlos Ivorra? Veo que lo que yo estaba haciendo era simplemente aplicar el Lema de Euclides, pero sin mencionarlo. Donde fallé fue en no justificar que \( \displaystyle \frac{(p-1)(p-2)\ldots \left[p-(n-1)\right]}{n!} \) es un entero positivo usando el Lema de Euclides. Era la idea del razonamiento del Lema de Euclides lo que yo tenía en mente, sólo que jamás dije: "por el Lema de Euclides, se tiene que \( \displaystyle \frac{(p-1)(p-2)\ldots \left[p-(n-1)\right]}{n!} \) es un entero positivo". El Lema de Euclides dice esto: "Si \( \displaystyle n \)  es  un  número  entero  y  divide  a  un producto \( \displaystyle ab \) y es coprimo con uno de los factores, entonces \( \displaystyle n \) divide al otro factor". En el caso particular de mi problema, sabemos que \( \displaystyle n! \) es un número entero y divide al producto de \( \displaystyle p \) por \( \displaystyle (p-1)(p-2)\ldots \left[p-(n-1)\right] \). Además, \( \displaystyle n! \) es coprimo con uno de los factores del producto, es coprimo con \( \displaystyle p \). Por tanto, por el Lema de Euclides (ahora sí, justificando), se tiene que \( \displaystyle n! \) divide al otro factor, es decir, \( \displaystyle n! \) divide a \( \displaystyle (p-1)(p-2)\ldots \left[p-(n-1)\right] \). Y listo, eso era todo lo que tenía que hacer. Eso era lo que yo estaba haciendo, lo que pasa es que no estaba mentando al "Lema de Euclides". Me di cuenta de esto cuando analicé bien el Lema de Euclides, del cual por cierto, ya entiendo bien su demostración, sólo que en su demostración se usa otra propiedad que hay que demostrar también: La Identidad de Bézout. Bueno, la demostración del Lema de Euclides de la que hablo es la que está en el artículo de Wikipedia sobre el Lema de Euclides, no sé si hay alguna otra demostración.

29 Enero, 2016, 10:45 pm
Respuesta #33

Juan Pablo Sancho

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pero la hipótesis  que falta es que \(  (p-n)! \cdot n! | p!  \) que es en lo que está insistiendo Carlos

No. Eso creo que ha estado claro para todos en todo momento. Yo estoy insistiendo en que el argumento de Alexander (que no es el tuyo) no es correcto.


Perdona estaba zombi en esas horas, puse un pepino.