הוכיחו קומבינטורית:
הסכום הזה מעיד שיש חיבור. כלומר, חלוקה למקרים זרים.
ככל הנראה נשתמש בעקרון המשלים שכן יש חיסור.
נשים לב כי יש . זה מזכיר לנו את מספר המילים הבינאריות באורך .
1 יכול לייצג ווקטור אפסים או ווקטור אחדים.
ה- יכול לייצג וקטור עם אחד או וקטור עם אחד.
לכן נוכל להגיד כי היא מספר הוקטורים הבינאריים עם לפחות שני אחדים(אם 1 מייצג וקטור אפסים ו- מייצג ווקטור עם 1 אחד)
כעת, נוכל לכתוב את הבעיה שלנו.
כעת, לאחר שכתבנו את הבעיה לצד ימין, נרצה להסתכל על צד שמאל.
יש לנו אינדקסים שאיתם נעשה משהו ויש לנו השלמה באורך של ללא מגבלות.(שכן יש )
יש אפשרויות אם מתוך ה- מקומות אנו יכולים לבצע בחירה של מיקום משהו ב- מקומות. כלומר, נשים 1 במקום ה- ואז נבחר מקום של שני ב- המקומות שנותרו.
לכן, בכל מילה יש יותר מ- אחדים.
הוכחה:
בעיה: מספר הוקטורים הבינאריים מאורך עם לפחות שני אחדים.
צד ימין: מספר הוקטורים הבינאריים מאורך הינו . מספר הוקטורים עם יחיד הוא כאשר זה מספר האפשרויות לבחור את המקום של במילה באורך . בנוסף, וקטור האפסים הוא וקטור אחד בלבד. לכן, לפי עקרון המשלים, מספר הוקטורים … הינו:
צד שמאל: נפריד למקרים זרים לפי מיקום ה- השני בוקטור. נסמן ב- את המיקום של .
וקטורים עם לפחות שני אחדים שהאחד השני באינדקס . נבחר את מיקום ה- הראשון מ- אופציות. כל השאר יהיו .
נמלא את האינדקסים באיזו דרך שנרצה ולכן זה .
בסה"כ נקבל:
∎
עקרון שובך היונים
אם מכניסים יונים ל- שובכים, אז קיים שובך עם לפחות שתי יונים.
העקרון המוכלל: אם מכניסים יונים ל- שובכים, אזי קיים שובך עם לפחות יונים.
על ספסל בעל מושבים יושבים סטודנטים.
הוכיחו בעזרת עקרום שובך היונים כי קיים רצף של שלושה מושבים ריקים.
יונים = מושבים ריקים
המושבים הריקים נכנסים בכל כל סטודנט. לכן אלו יהיו החורים שלנו.
סטודנטים - 170
מושבים ריקים -
מספר רווחים - שכן יש רווח גם לפני הראשון ואחרי האחרון
כעת נוכל להתחיל לפתור
הוכחה:
נניח כי כל הסטודנטים יושבים ונחלק את המקומות הריקים בין הסטודנטים ובקצוות.
יש לנו מושבים ריקים לחלק ב- מקומות.
לפי עקרון שובך היונים המוכלל, קיים מרווח בין סטודנטים שבו יש מושבים ריקים.
לכן, קיים רצף של שלושה מושבים ריקים.
∎
רקורסיה
נוסחת נסיגה היא נוסחה אשר מגדירה את עצמה.
מה המטרה של זה?
- לפעמים כשאנו לא מצליחים למצוא פתרון למשהו בספירה ישירה, אנו יכולים להשתמש בנוסחאות נסיגה ואז למצוא פתרון.
- לרוב בנוסחאות נסיגה אנו מקבלים פעולות של כפל וחיבור. הפעולות האלו יהיו הרבה יותר קלות למחשב.
מצאו את נוסחת הנסיגה למספר הוקטורים הבינאריים באורך אשר לא מכילים את הרצף .
נגדיר הוא מספר הוקטורים באורך שלא מכילים כאשר .
אנו עומדים לחלק את המרחב לפיסות,פיסות ואז לחשב כל אחד מהחלקים האלו.
נפריד למקרים לפי הרישא של הוקטור.
- אם וקטור מתחיל ב- ניתן להשלים את הוקטור עם כל וקטור חוקי מאורך .
- אם וקטור מתחיל ב- ניתן להשלים את הוקטור עם כל וקטור חוקי מאורך .
- אם וקטור מתחיל ב- אז בהכרח כל הוקטור חייב להיות אפסים שכן אם יש אחד איפשהו בהכרח יש לפניו לפחות אפסים ולכן רק וקטור האפס כביל פה. (ניתן להוכיח באינדוקציה)
סה"כ מספר האפשרויות הינו:
עם תנאי ההתחלה:
בכמה דרכים ניתן לסדר אנשים במעגל עם חשיבות לסדר בתוך המעגלים בלי חשיבות לסדר בין המעגלים.
נגדיר פונקציה: היא מספר הדרכים לסדר אנשים במעגלים בלי חשיבות לסדר בין המעגלים המעגלים ועם חשיבות לסדר בתוך כל מעגל. כאשר .
נפריד למקרים לפי האדם :
- במעגל לבד ואז נותר לסדר את האנשים שזה בדיוק .
- במעגל לא לבד(במעגל בחברותא) - נרצה להבין איך מעלימים את כדי שנקבל בעיה קטנה יותר.
אם סתם נעלים אותו נראה כי הוא יכול לחזור בכל מני מקרים שונים. נדרש לספור את כולם.
אם נסתכל על דוגמה(אין לי כח לצייר אותה) אז נראה שיש בדיוק חורים שניתן להכניס את הבחור ה-.
במידה והאדם לבד במעגל, נותר לסדר את האנשים שזה בדיוק כי האחד החדש לא משפיע.
אחרת, נסדר את במעגלים ולזה יש אופציות. אחר כך, נבחר אחרי מי נשים את עם כיוון השעון. יש אנשים ולכן יש אפשרויות לכך.
לכן, נוסחת הנסיגה שלנו תהא:
לכל כאשר .
ברגע שיש סידור של אפס אנשים, אז אותם הסידורים יכולים להיחשב כשונים ואז יהיה מספר שאינו בן מניה של אפשרויות.
חשבו את מספר הוקטורים הטרינריים() בהם מספר זוגי של -ים.
נחשב זאת באמצעות נוסחאות נסיגה.
נגדיר הוא מספר הוקטורים הטרינאריים באורך עם מספר זוגי של -ים לכל .
נפריד למקרים זרים לפי התו הראשון:
- אם התו הראשון הוא 0 או 2 אז ניתן להשלים עם כל וקטור חוקי מאורך . זה בדיוק כאשר ה- הוא הבחירה בין ל-.
- אם התו הראשון הוא אז ניתן להשלים עם כל וקטור באורך בו יש מספר אי זוגי של אחדים.
נוכל לחשב זאת באמצעות המשלים: כל הוקטורים באורך פחות כל הוקטורים עם מספר זוגי של אחדים.
כעת נוכל להרכיב את הנוסחה שלנו:
לכל כאשר .
נשים לב שכאשר יש לנו שלוש אפשרויות לוקטורים חוקיים: ווקטור עם .
האם נוכל להגיד למה שווה בתצורה מפורשת?
נוכיח זאת באינדוקציה:
בסיס: ברור(עבור כל תנאי התחלה ידנית)
צעד: נניח עבור ונוכיח עבור .
כנדרש.
רקורסיה רב מימדית
נתון ספספל באורך . רוצים להושיב על הספסל סטודנטים.
בין כל שני סטודנטים צריכים להיות לפחות מקומות ריקים כאשר קבוע נתון.
חשבו את נוסחת הנסיגה של מספר ההושבות החוקיות.
נפריד למקרים לפי המושב הראשון:
- יהי סידור חוקי כך שהמושב הראשון הוא ריק. ואז אורך המושב שנותר הוא ומספר הסטודנטים שנותר הוא .
יש הושבות חוקיות. - יהי סידור חוקי כך שבמושב הראשון יושב סטודנט. אז יש אורך עם סטודנטים. זה לא יהיה בדיוק אותו הדבר שכן הפונקציה לא על ולכן עוצמת הקבוצות לא שווה. נדרש למשהו מעט שונה פה והיא להוסיף את הרווחים בהתחלה. לכן, נדרש לסדר מקומות עם סטודנטים שכעת לא משנה מה נמצא איפה ולכן זה בדיוק . כעת נשאר לנו לבחור את הסטודנט במקום הראשון וזה .
לכן, מתקיים:
כאשר ו- ו-.