• Anúncio Global
    Respostas
    Exibições
    Última mensagem

Provar igualdade sem recorrer à Indução Matemática

Provar igualdade sem recorrer à Indução Matemática

Mensagempor EREGON » Ter Abr 14, 2015 06:29

Bom dia,

estou com dificuldades em efectuar esta prova sem recorrer à IM, no entanto tendo como suporte as matérias já dadas, como:

1 - Funções Injetivas, sobrejetivas e bijeticvas.
2 - Cardinalidades.
3 - Coeficientes binomiais.
4 - Permutações e combinações.
5 - Binomio de Newton, triangulo de pascal, lei de simetria, etc.

Tentei fazer este desenvolvimento que não sei se está correto, mas depois não consegui avançar mais *-) :
Anexos
CodeCogsEqn.gif
CodeCogsEqn.gif (3.02 KiB) Exibido 666 vezes
EREGON
Usuário Ativo
Usuário Ativo
 
Mensagens: 12
Registrado em: Seg Nov 10, 2014 16:00
Formação Escolar: ENSINO MÉDIO
Área/Curso: informatica
Andamento: cursando

Re: Provar igualdade sem recorrer à Indução Matemática

Mensagempor EREGON » Qui Abr 16, 2015 14:07

Olá boa tarde,

alguém me poderá auxiliar neste exercício?

Obrigado.
EREGON
Usuário Ativo
Usuário Ativo
 
Mensagens: 12
Registrado em: Seg Nov 10, 2014 16:00
Formação Escolar: ENSINO MÉDIO
Área/Curso: informatica
Andamento: cursando

Re: Provar igualdade sem recorrer à Indução Matemática

Mensagempor e8group » Sex Abr 17, 2015 23:12

Podemos generalizar , computar \sum^n  k^\alpha \binom{n}{k} recursivamente em função das somas ]\sum^n  k^\zeta \binom{n}{k}   ;   0 \leq \zeta  < \alpha .

Defina , para \alpha , n \in \mathbb{Z}_{\geq 0 , \Lambda_n(\alpha) := \sum_{k=1}^n k^\alpha \binom{n}{k} .

Veja que \Lambda_n(0) =  2^n -1 (verifique ) . Fixe \mathbb{Z}_{\geq 0 }\ni n, \alpha > 0 arbitrariamente .

Para cada k \in \{1, \hdots , n \} , veja que


k^\alpha \binom{n}{k} = k^\alpha \frac{n!}{(n-k)!k!} = k^{\alpha -1}\frac{n!}{(n-k)!(k-1)!}  = n k^{\alpha -1}\frac{(n-1)!}{(n-k)!(k-1)!} =  n k^{\alpha -1}\frac{(n-1)!}{((n-1)-(k-1) )!(k-1)! } =  n k^{\alpha -1} \binom{n-1}{k-1} .

Pondo , p = k -1 , temos k^\alpha \binom{n}{k} =  n (p+1)^{\alpha -1 } \binom{n-1}{p}  ,     p \in \{0, \hdots , n-1\} .

Como ,

(p+1)^{\alpha -1 }  = \sum_{\zeta = 0}^{\alpha -1} p^\zeta \binom{\alpha -1}{\zeta } , substituindo na expressão acima , temos


k^\alpha \binom{n}{k}  = n \sum_{\zeta = 0}^{\alpha -1} p^\zeta \binom{\alpha -1}{\zeta } \binom{n-1}{p}  , p \in \{0, \hdots , n-1\} . Finalmente , substituindo esta expressão na soma , vem

\sum_{k=1}^n k^\alpha \binom{n}{k} =  \sum_{p=0}^{n-1}   n \sum_{\zeta = 0}^{\alpha -1} p^\zeta \binom{\alpha -1}{\zeta } \binom{n-1}{p}  = n \sum_{\zeta = 0}^{\alpha -1} \left(\sum_{p=0}^{n-1}  p^\zeta  \binom{n-1}{p}   \right) \binom{\alpha -1}{\zeta } = n+ n\sum_{\zeta = 0}^{\alpha -1} \left(\sum_{p=1}^{n-1}  p^\zeta  \binom{n-1}{p}   \right) \binom{\alpha -1}{\zeta }  = n+n\sum_{\zeta = 0}^{\alpha -1}  \Lambda_{n-1}(\zeta) \binom{\alpha -1}{\zeta } , ou seja


\Lambda_n(\alpha) = \boxed{n+ n \sum_{\zeta = 0}^{\alpha -1}  \Lambda_{n-1}(\zeta) \binom{\alpha -1}{\zeta }} .

Agora somos capazes facilmente , de computar por exemplo \Lambda_n(1) . De acordo com a formula acima ,


\Lambda_n(1) =n+ n \sum_{\zeta = 0}^{0}  \Lambda_{n-1}(\zeta) \binom{0}{\zeta }  = n+ n \Lambda_{n-1}(0) =  n+ n (2^{n-1} -1) = n2^{n-1} .

o exercício é um corolário do resultado acima ... Segue-se então que

\sum_{k=1}^n k^2 \binom{n}{k} =  \Lambda_n(2) = n+ n \sum_{\zeta = 0}^{1}  \Lambda_{n-1}(\zeta) \binom{1}{\zeta } = n+ n( \Lambda_{n-1}(0)+\Lambda_{n-1}(1) )  = n( 2^{n-1} + (n-1)2^{n-2}) =  n(n+1)2^{n-2} .
e8group
Colaborador Voluntário
Colaborador Voluntário
 
Mensagens: 1400
Registrado em: Sex Jun 01, 2012 12:10
Formação Escolar: GRADUAÇÃO
Área/Curso: Engenharia Elétrica
Andamento: cursando


Voltar para Binômio de Newton

 



  • Tópicos relacionados
    Respostas
    Exibições
    Última mensagem

Quem está online

Usuários navegando neste fórum: Nenhum usuário registrado e 2 visitantes

 



Assunto: Taxa de variação
Autor: felipe_ad - Ter Jun 29, 2010 19:44

Como resolvo uma questao desse tipo:

Uma usina de britagem produz pó de pedra, que ao ser depositado no solo, forma uma pilha cônica onde a altura é aproximadamente igual a 4/3 do raio da base.
(a) Determinar a razão de variação do volume em relação ao raio da base.
(b) Se o raio da base varia a uma taxa de 20 cm/s, qual a razão de variação do volume quando o raio mede 2 m?

A letra (a) consegui resolver e cheguei no resultado correto de \frac{4\pi{r}^{2}}{3}
Porem, nao consegui chegar a um resultado correto na letra (b). A resposta certa é 1,066\pi

Alguem me ajuda? Agradeço desde já.


Assunto: Taxa de variação
Autor: Elcioschin - Qua Jun 30, 2010 20:47

V = (1/3)*pi*r²*h ----> h = 4r/3

V = (1/3)*pi*r²*(4r/3) ----> V = (4*pi/9)*r³

Derivando:

dV/dr = (4*pi/9)*(3r²) -----> dV/dr = 4pi*r²/3

Para dr = 20 cm/s = 0,2 m/s e R = 2 m ----> dV/0,2 = (4*pi*2²)/3 ----> dV = (3,2/3)*pi ----> dV ~= 1,066*pi m³/s


Assunto: Taxa de variação
Autor: Guill - Ter Fev 21, 2012 21:17

Temos que o volume é dado por:

V = \frac{4\pi}{3}r^2


Temos, portanto, o volume em função do raio. Podemos diferenciar implicitamente ambos os lados da equação em função do tempo, para encontrar as derivadas em função do tempo:

\frac{dV}{dt} = \frac{8\pi.r}{3}.\frac{dr}{dt}


Sabendo que a taxa de variação do raio é 0,2 m/s e que queremos ataxa de variação do volume quando o raio for 2 m:

\frac{dV}{dt} = \frac{8\pi.2}{3}.\frac{2}{10}

\frac{dV}{dt} = \frac{16\pi}{15}