Autor Tema: Problema de combinatoria

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09 Octubre, 2016, 09:00 pm
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Juan Sánchez

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El enunciado del problema dice así:

Disponemos de un numero ilimitado de bloques de 1 cm, 2 cm y 3 cm de largo. Combinando estos bloques, y sin tener en cuenta el orden en que se colocan, cuantas torred de 15 cm de largo se pueden formar?

En clase me han enseñado a resolver estos ejercicios con funciones generadoras.

Tengo que \( x_1+2x_2+3x_3=15 \)

Como enemos un numero ilimitado de bloques, las funciones generadoras (que son series de potencias) seran:

de  \(  x_1: 1,1,1,1,1,1.... = \) \( 1+x+x^2+x^3... \), y su forma cerrada es \( 1/(1-x) \), ya que \( \displaystyle\sum_{n\geq{o}}^\infty{x^n}=\displaystyle\frac{1}{1-x} \)
de  \(  x_2: 2,2,2,2,2,2.... = \) \( 1+x^2+x^4+x^6... \), y su forma cerrada es \( 1/(1-x^2) \)
de  \(  x_3: 3,3,3,3,3,3.... = \) \( 1+x^3+x^6+x^9... \), y su forma cerrada es \( 1/(1-x^3) \)

Entonces por la regla del producto la solcución es \( \displaystyle\frac{1}{1-x}*\displaystyle\frac{1}{1-x^2}*\displaystyle\frac{1}{1-x^3} \)

Mi problema viene cuando quiero expresar \( \displaystyle\frac{1}{1-x}*\displaystyle\frac{1}{1-x^2}*\displaystyle\frac{1}{1-x^3} \) como la suma de diferentes fracciones mas simples.

He llegado hasta aquí: \( \displaystyle\frac{1}{1-x}*\displaystyle\frac{1}{1-x^2}=\displaystyle\frac{1+x}{(1-x^2)^2}=\displaystyle\frac{1/2}{(1-x)^2}+\displaystyle\frac{1/4}{1+x} \)

Ahora necesito expresar \( (\displaystyle\frac{1/2}{(1-x)^2}+\displaystyle\frac{1/4}{1+x})*\displaystyle\frac{1}{1-x^3} \) como la suma de fracciones mas simples. Cómo lo hago?

Con un poco de suerte me habré expresado suficientemente bien, me resulta bastante difícil explicar estos problemas de combinatoria, si hay alguna duda debido a que no me he explicado bien decídmelo e intentaré ser mas conciso

09 Octubre, 2016, 10:00 pm
Respuesta #1

EnRlquE

  • Lathi
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Hola Juan Sánchez.

 Podemos aplicar el método de descmposición en fracciones simples en \( \frac{1}{(1-x)(1-x^{2})(1-x^{3})}=\frac{1}{(1+x)(1-x)^{3}(1+x+x^{2})}. \) Para esto planteamos la igualdad

\( \displaystyle\frac{1}{(1+x)(1-x)^{3}(1+x+x^{2})}=\frac{A}{1+x}+\frac{B}{1-x}+\frac{C}{(1-x)^{2}}+\frac{D}{(1-x)^{3}}+\frac{E+Fx}{1+x+x^{2}}. \)

 Resolviendo (si no me he equivocado en las cuentas) obtenemos que \( A=1/8,\;B=17/72,\;C=1/4, \) \( D=1/6,\;E=2/9 \) y \( F=1/9. \) Lo que resta por hacer ahora es encontrar los desarrollos en series de potencias de cada uno de los sumandos y hallar el coeficiente del término \( x^{15}. \) Te puede facilitar las cuentas notar que

\( \displaystyle\frac{2+x}{9(1+x+x^{2})}=\frac{(2+x)(1-x)}{9(1-x^{3})}=\frac{2-x-x^{2}}{9}\sum_{n=0}^{\infty}x^{3n}. \)

 Trata de terminar y si tienes alguna duda, pregunta.

Saludos,

Enrique.