به محفل ریاضی ایرانیان خوش آمدید! لطفا برای استفاده از تمامی امکانات عضو شوید
+3 امتیاز
1,728 بازدید
در دانشگاه توسط ferhadkonar (16 امتیاز)
ویرایش شده توسط saderi7

با سلام

فرض کنید ما مجموعه ای با اعداد$ \{2,3,4,5\}$ داریم ، $$ \binom{4}{2} =C(4,2) = 6$$

و حالات ممکن میشود:

$$\{2,3\},\{2,4\},\{2,5\},\{3,4\},\{3,5\},\{4,5\}$$

آیا فرمولی برای محاسبه مجموع حاصلضرب این ترکیبات وجود دارد؟

$$ 6+8+10+12+15+20=?$$

که برای تمام ترکیب ها عملی باشه؟ به عنوان مثال اگه یک مجموعه با $10$ عدد داشته باشیم و بخواهیم مجموع حاصلضرب ترکیب های $C(10,4)$ را حساب کنیم؟

با تشکر

توسط A Math L (2,400 امتیاز)
برای حالت های 2 تایی ( اعداد پست سر هم هستند و $n$ بزرگترین و $m$ کوچکترین اعداد مجموعه اند  ) =

$$ \frac{(  \frac{(n-m+1)(n+m)}{2}  )^2-( \frac{n(n+1)(2n+1)}{6} - \frac{m(m-1)(2m-1)}{6} )}{2} $$

که برابر است با نصف ، مجموع اعداد به توان 2 ، منهای جموع تک تک اعداد به توان 2

1 پاسخ

+3 امتیاز
توسط amirabbas (1,345 امتیاز)
ویرایش شده توسط amirabbas

روش اول

مجموعه $\lbrace a,b,c\rbrace $ را در نظر میگیریم.

$$ (a+b+c)^2 = a^2 + b^2 + c^2 + 2ab + 2bc + 2ac $$ $$ ab + bc + ac = \frac{1}{2}((a+b+c)^2 - (a^2 + b^2 + c^2)) $$

با تعمیم نتیجه بالا برای مجموعه $\lbrace a_1, a_2 ... , a_m\rbrace$ می توان نوشت:

$$S(m,2) = \frac{1}{2}( (\sum_{i=1}^ma_i)^2 - \sum_{i=1}^ma_i^2 )$$

به طوریکه $S(m,2)$ را مجموع حاصلضرب ترکیب های دوتایی می نامیم.

سعی می کنیم با استفاده از $S(m,2)$ فرمولی برای $S(m, 3)$ بدست آوریم. اگر ضرب $(ab+bc+ac)(a+b+c)$ را انجام دهیم و مانند فرمول قبلی نتیجه را تعمیم دهیم خواهیم داشت:

$$ S(m,3) = \frac{1}{3}( (\sum_{i=1}^ma_i)(S(m,2) - \sum_{i=1}^ma_i^2) + \sum_{i=1}^ma_i^3 ) $$

که در فرمول بالا $S(m,3)$ مجموع حاصلضرب ترکیب های سه تایی است. می توان این روش را ادامه داد و فرمول هایی برای مقادیر بالاتر هم یافت.


روش دوم

تابع $f(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d$ را در نظر بگیریم.

اگر ریشه های این تابع را $x_1,x_2,x_3$ بنامیم بر طبق فرمول های ویت می توان نوشت:

$$ x_1x_2 + x_2x_3 + x_3x_1 = \frac{c}{a} $$

اما $f'(x) = 3ax^2 + 2bx + c $ پس:

$$ x_1x_2 + x_2x_3 + x_3x_1 = \frac{f'(0)}{a} $$

حالا اگر برای مجموعه $\lbrace a,b,c \rbrace$ تابع زیر را بنویسیم؛

$$ g(x) = (x-a)(x-b)(x-c) $$

بر طبق نتایج قبلی :

$$ ab + bc + ac = g'(0) $$

در برخی موارد که محاسبه مشتق تابع مذکور در $x=0$ آسان باشد استفاده از مشتق و فرمول های ویت می تواند کمک کند در غیر اینصورت مجبوریم حاصلضرب ها در فرایند مشتق گیری محاسبه کنیم.

به عنوان مثال می خواهیم مجموع حاصل ضرب $C(10, 4)$ را برای مجموعه زیر محاسبه کنیم.

$$ \lbrace a_1, a_2, ... , a_{10} \rbrace $$

تابع $h(x)$ را به دو صورت می نویسیم:

$$ h(x) = b_{10}x^{10} + b_9x^9 + ... + b_0 $$ $$ h(x) = (x-a_1)(x-a_2)...(x-a_{10}) $$

در اولی با توجه به فرمول های ویت می دانیم :

$$ a_1a_2a_3a_4 + ... + a_7a_8a_9a_{10} = \frac{b_6}{b_{10}} $$

اما:

$$ h^{(6)}(x) = 6!b_6 + .... $$

پس حاصل ضرب $C(10, 4)$ با فرمول زیر قابل محاسبه است:

$$ a_1a_2a_3a_4 + ... + a_7a_8a_9a_{10} = \frac{h^{(6)}(0)}{6!} $$

به طوری که $h^{(6)}(x)$ مشتق ششم تابع است.

برای ترجمه ی یک جمله از انگلیسی به فرانسوی دو چیز ضروری است. اول، باید جمله ی انگلیسی را تماما بفهمیم. دوم، باید با اصطلاحات ویژه ای که در زبان فرانسوی هستند آشنا باشیم. این وضعیت خیلی شبیه هنگامی است که سعی داریم شرط را که با کلمات بیان شده است با نمادهای ریاضی بیان کنیم. اول، باید آن را تمام درک کنیم. دوم، باید با اصطلاحات ریاضی ریاضی آشنا باشیم.
...