Conteo de rutas en una cuadrícula: ¿cuál es la forma de probar este enfoque?

Hace poco estaba viendo un video en la academia Khan , donde resuelve un problema sobre cómo encontrar todos los caminos posibles en una cuadrícula n X n desde la posición superior izquierda hasta la posición inferior derecha, solo yendo hacia abajo o hacia la derecha.

Básicamente, el enfoque que toma se basa en usar el triángulo pascal y contar las formas de llegar a una determinada posición y agregarlas al número de formas hasta el momento.

Me interesé en esto y traté de generalizar una fórmula para encontrar la cantidad de caminos posibles en una cuadrícula de X m.

Mi idea es la siguiente: supongamos una cuadrícula de 2 x 3. Comenzamos en la parte superior izquierda y necesitamos ir a la parte inferior derecha (asumiendo que solo podemos movernos a la derecha/abajo). Un camino posible sería

  1. abajo
  2. abajo
  3. bien
  4. bien
  5. bien

Resulta que todos los caminos posibles en una cuadrícula de 2 x 3 tendrán una longitud de n + m = 5 en este caso.

Si vemos el movimiento a través de la cuadrícula como una especie de serie de comandos (abajo/derecha), podemos encontrar todas las permutaciones posibles de abajo/derecha calculando ( norte + metro ) ! Por ejemplo, en la cuadrícula de 2 x 3 calculamos 5 ! , que nos daría todas las permutaciones posibles de

  1. abajo 1
  2. abajo 2
  3. derecha 1
  4. derecha 2
  5. derecho 3

Sin embargo, eso también contaría down2, down1, ... como combinación válida, que no lo es, puede ir como máximo 2 veces hacia abajo, pero debe comenzar con down1 desde la posición inicial. La fórmula refinada se ve así (para obtener combinaciones únicas de comandos):

( norte + metro ) ! ÷ ( norte ! metro ! )

En una cuadrícula cuadrática de 5 x 5, lo anterior se evaluaría a 252, en una cuadrícula de 2 x 3 serían 10 caminos. Por lo que puedo ver, parece un enfoque correcto, al menos por algunos ejemplos que probé.

Mi siguiente paso fue tratar de escribir una prueba para esto, pensé que tal vez sería posible una prueba por inducción. Pero mi pregunta es, ¿qué es norte en este caso (¿pasos? ¿tamaño de cuadrícula?) si me gustaría escribir una prueba para esto. ¿O no es posible la inducción en este caso?

Sospecho que querrá hacer uso de la inducción estructural para esta prueba.
La inducción no es la ruta natural aquí. Sólo date cuenta de que desde norte + metro pasos exactamente norte debe obtener la etiqueta "abajo". Hay ( norte + metro norte ) formas de seleccionar norte de norte + metro .

Respuestas (2)

Tal vez este ejemplo satisfaga su necesidad.

Suponer que 3 de los números en { 1 , , 5 } debe ser seleccionado.

Podemos comenzar escribiendo los números en todos los órdenes posibles, y luego escoger el 3 extrema izquierda como los seleccionados. Hay 5 ! = 120 pedidos y obtenemos algo como:

  • 123|45
  • 123|54
  • ...
  • 543|21

Ahora observe que, por ejemplo, los pedidos 12345 y 12354 dan como resultado la selección 123. Ahora pregúntese cuántos pedidos se pueden encontrar que dan como resultado la selección 123. Para el orden de los números 1,2,3 hay 3 ! = 6 posibilidades y para el orden de los números 4,5 hay 2 ! = 2 posibilidades. Eso significa que la selección 123 es el resultado de 3 ! 2 ! del 5 ! preparativos. Para reparar este conteo en exceso dividimos por 3 ! 2 ! y terminamos con 5 ! 3 ! 2 ! selecciones distintas.

Oh wow, ahora entendí por qué realmente necesito la división. Acabo de hacer el esquema de mi fórmula porque recuerdo que eso es lo que haces para "eliminar duplicados", pero ahora tiene sentido. ¡Gracias! Hablando más formalmente, dado que la prueba por inducción no es aplicable, su explicación en esta forma se aceptaría como una "prueba" (solo pregunto, soy realmente nuevo e inexperto).
Encantado de ayudar. Esto será aceptado como una "prueba". Personalmente diría: norte del metro + norte los pasos deben ser seleccionados y hay ( norte + metro norte ) = ( norte + metro ) ! norte ! metro ! maneras de hacer eso, punto. En mi opinión, eso ya es suficiente. Si "ellos" quieren más y preguntan cómo conseguirlo, usaría este ejemplo para explicarlo.

Sugerencias para su prueba:

  1. Te has dado cuenta correctamente, que cada camino desde ( 0 , 0 ) a través de ( norte , metro ) puede expresarse como una permutación de norte rightsy metro lefts.
  2. Sin embargo, lo que no tiene correcto es el hecho de que todos rightsson equivalentes y todos downsson equivalentes , es decir, down1es lo mismo quedown2
  3. ¿De cuántas formas puedes permutar metro + norte objetos de los cuales metro son de un tipo y norte son de otro?