#1 raben 2009-07-24 13:25
Practica 2. Ejercicio 10. iv)
Hola. Alguien sabe como resolver este ejercicio?
$$\sum_{k=0}^{n}{k.\binom{n}{k}} = n.2^{n-1}$$
HI: \(\sum_{i=0}^{k}{i.\binom{k}{i}} = k.2^{k-1}\)
Quiero probar que \(\sum_{i=0}^{k+1}{i.\binom{k+1}{i}} = (k+1).2^k\)
Podria empezar asi?:
$$\sum_{i=0}^{k+1}{i.\binom{k+1}{i}} =$$
$$\sum_{i=0}^{k}{i.\binom{k+1}{i}} + (k+1)\binom{k+1}{k+1} =$$
$$\sum_{i=1}^{k}{i.\binom{k+1}{i}} + 0 + (k+1)=$$
$$\sum_{i=1}^{k}{i.\left[\binom{k}{i}-\binom{k}{i-1}\right]} + (k+1)=$$
$$\sum_{i=0}^{k}{i.\binom{k}{i}} -\sum_{i=1}^{k}{i.\binom{k}{i-1}} + (k+1)=$$
por hipotesis inductiva....
$$k.2^{k-1} -\sum_{i=1}^{k}{i.\binom{k}{i-1}} + (k+1)=$$
Si hago cambio de indice j = i - 1 en la sumatoria
$$\sum_{i=1}^{k}{i.\binom{k}{i-1}} =$$
$$\sum_{j=0}^{k-1}{(j+1).\binom{k}{j}} =$$
$$\sum_{j=0}^{k-1}{j.\binom{k}{j}} + \sum_{j=0}^{k-1}{\binom{k}{j}} =$$
$$\sum_{j=0}^{k-1}{j.\binom{k}{j}} + k.\binom{k}{k} - k.\binom{k}{k} +\sum_{j=0}^{k-1}{\binom{k}{j}} =$$
$$\color{red}\sum_{j=0}^{k}{j.\binom{k}{j}} - k + \sum_{j=0}^{k-1}{\binom{k}{j}}$$
Entonces
$$k.2^{k-1} -{\color{red}\sum_{i=1}^{k}{i.\binom{k}{i-1}}} + (k+1)=$$
$$k.2^{k-1} -{\color{red}\left[\sum_{j=0}^{k}{j.\binom{k}{j}} - k + \sum_{j=0}^{k-1}{\binom{k}{j}}\right]} + (k+1)=$$
$$k.2^{k-1} -\sum_{j=0}^{k}{j.\binom{k}{j}} + k - \sum_{j=0}^{k-1}{\binom{k}{j}} + (k+1)=$$
usando otra vez la HI
$$k.2^{k-1} -k.2^{k-1} + k - \sum_{j=0}^{k-1}{\binom{k}{j}} + (k+1)=$$
$$k - \sum_{j=0}^{k-1}{\binom{k}{j}} + k+1=$$
$$2k +1 - \sum_{j=0}^{k-1}{\binom{k}{j}} {\color{red}= (k+1)2^k}$$
y tengo que probar esto ultimo...
Sea Q(k): \(\sum_{j=0}^{k-1}{\binom{k}{j}} = 2k +1 - (k+1)2^k\)
*Q(1):
$$\sum_{j=0}^{1-1}{\binom{1}{j}} = \binom{1}{0} = {\color{red}1}$$
$$2.1 +1 - (1+1)2^1 = 3 - 4 = {\color{red}-1}$$
*Q(2):
$$\sum_{j=0}^{2-1}{\binom{2}{j}} = \binom{2}{0} + \binom{2}{1} = 1 + 2 = {\color{red}3}$$
$$2.2 +1 - (2+1)2^2 = 5 - 3.4 = {\color{red}-7}$$
*Q(3):
$$\sum_{j=0}^{3-1}{\binom{3}{j}} = \binom{3}{0} + \binom{3}{1} + \binom{3}{2} = 1 + 3 + 3 = {\color{red}7}$$
$$2.3 +1 - (3+1)2^3 = {\color{red}-25}$$
No creo que se cumpla para ningun k natural, entonces que hice mal?
Que hice mal?
Adjunto lo que postee para que si alguien quiere corregirlo, no tenga que escribir tanto ;D
Aparte: alguien sabe como se pone texto debajo de otro texto, tipo cuando se usar \underbrace, pero sin las llaves (y que no quede a un costadito como con el _{texto} )
#3 ValeriaR 2010-07-28 18:36
Hola!
El post es viejo, pero como creo que encontré el error posteo... si después alguien quiere postear el ejercicio completo buenísimo...
raben escribió:
Practica 2. Ejercicio 10. iv)
Hola. Alguien sabe como resolver este ejercicio?
$$\sum_{k=0}^{n}{k.\binom{n}{k}} = n.2^{n-1}$$
HI: \(\sum_{i=0}^{k}{i.\binom{k}{i}} = k.2^{k-1}\)
Quiero probar que \(\sum_{i=0}^{k+1}{i.\binom{k+1}{i}} = (k+1).2^k\)
Podria empezar asi?:
$$\sum_{i=0}^{k+1}{i.\binom{k+1}{i}} =$$
$$\sum_{i=0}^{k}{i.\binom{k+1}{i}} + (k+1)\binom{k+1}{k+1} =$$
$$\sum_{i=1}^{k}{i.\binom{k+1}{i}} + 0 + (k+1)=$$
$$\color{red}\sum_{i=1}^{k}{i.\left[\binom{k}{i}-\binom{k}{i-1}\right]} + (k+1)=$$
Ahí está el error, porque entre los dos combinatorios va un +, no un menos.
Sería:
$$\color{red}\sum_{i=1}^{k}{i.\left[\binom{k}{i}+\binom{k}{i-1}\right]} + (k+1)=$$
Pero aparte de eso la idea venía bien 😛...y de hecho todo el cambio de índices que hiciste después creo que también...la única diferencia es que te queda un más ahí, entonces te cambia lo que te queda al final..
Saludos!
a ver... la cosa es así:
(voy directo a la HI)
$$P(n)\Rightarrow{P(n+1)}$$
$$\sum_{k=0}^{n+1}{k \displaystyle\binom{n+1}{k}}$$
(notar que si k empieza en 0 o en 1 es indistinto)
$$\sum_{k=1}^n{k[\displaystyle\binom{n}{k}+\displaystyle\binom{n}{k-1}]} +(n+1)$$
$$\sum_{k=1}^n{k \displaystyle\binom{n}{k}} + \sum_{k=1}^n{k \displaystyle\binom{n}{k-1}} + n+1$$
por hipotesis inductiva:
$$n 2^{n-1} + \sum_{k=1}^n{k \displaystyle\binom{n}{k-1}} + n+1 (*)$$
tomo\(\sum_{k=1}^n{k \displaystyle\binom{n}{k-1}}\)
hago cambio de índice j = k-1
$$\sum_{j=0}^{n-1}{(j+1)}\displaystyle\binom{n}{j}$$
$$(1)\sum_{j=0}^{n-1}{j \displaystyle\binom{n}{j}} + (2)\sum_{j=0}^{n-1}{\displaystyle\binom{n}{j}}$$
$$(2)\sum_{j=0}^{n-1}{\displaystyle\binom{n}{j}} = \sum_{j=0}^n{\displaystyle\binom{n}{j}} - \displaystyle\binom{n}{n}$$
\((1+1)^n = \sum_{j=0}^n{\displaystyle\binom{n}{j}}\) y \(\displaystyle\binom{n}{n} = 1\)
entonces \((2) = 2^n - 1\)
$$(1)\sum_{j=0}^{n-1}{j \displaystyle\binom{n}{j}} = \sum_{j=0}^{n}{j \displaystyle\binom{n}{j}} - n\displaystyle\binom{n}{n}$$
$$n2^{n-1}-n$$
finalmente (1) + (2) queda \(n2^{n-1}-n + 2^n - 1\)
vuelvo a \((*) = n2^{n-1}+n2^{n-1}-n+2^n-1+n+1\)
finalmente me queda \(2.n2^{n-1}+2^n\)
que es igual a \(2^n(n+1)\)
que es lo que queríamos ver =)