Ordenar objetos distintos en líneas y un círculo.

Se da que tenemos norte diferentes objetos y queremos organizarlos en líneas no vacías, luego ordenar estas líneas no vacías alrededor de un círculo. ¿Cuántas formas hay en esta pregunta? La respuesta dada es ( 2 norte 1 ) ! ( norte 1 ) ! .Se da una pista para que usen la composición de funciones generadoras exponenciales.

Lo que pensé: sin usar la pista, pensé que si hay k lineas donde k { 1 , 2 , 3... } , GF de estas líneas es ( X / ( 1 X ) ) , entonces podemos decir que

k = 1 [ X norte ] ( X 1 X ) k norte !
maneras hay de organizar estos norte objeto distinto. Además, sé que si tengo metro objeto distinto, puedo organizarlos alrededor de un círculo ( metro 1 ) ! formas. Sin embargo, no podría emplearlo en esta pregunta porque creo que cuando el número de objetos en una línea es el mismo entre sí, estas líneas pueden verse como iguales y no permiten usar esta fórmula, por lo que necesitaré Enumeración de Polyas. Entonces, la pregunta será tortuosa.

Por lo tanto, quiero ayuda aquí... ¿Cómo puedo usar la pista, es decir, EGF para resolver esta pregunta y llegar a la respuesta dada?

Gracias de antemano !!

Apéndice: Para norte = 3 ,la respuesta es ( 2 3 1 ) ( 3 1 ) ! = 14 de acuerdo con la respuesta de @ Marko Riedel. Sin embargo, cuando lo calculo por fuerza brutal, encuentro una respuesta diferente de la siguiente manera:

1 ) Para una sola línea: 3 ! × ( 1 1 ) ! = 6 maneras

2 ) Para dos líneas: 3 ! × C ( 1 + 2 1 , 1 ) × ( 2 1 ) ! = 12 maneras

3 ) Para tres líneas: 3 ! × ( 3 1 ) ! = 12 maneras

resultado= 6 + 12 + 12 = 30 , Que me estoy perdiendo aqui ? ¿Por qué no es igual a 14 ?

Respuestas (1)

Tenemos usando clases combinatorias como en Analytic Combinatorics por Flajolet y Sedgewick la siguiente clase

F = C Y C ( S mi q 1 ( Z ) ) .

Esto le da al EGF

F ( z ) = registro 1 1 z / ( 1 z ) = registro 1 z 1 2 z = registro 1 1 z + registro 1 1 2 z .

Extrayendo coeficientes encontramos

norte ! [ z norte ] F ( z ) = norte ! 1 norte + norte ! 2 norte norte = ( norte 1 ) ! ( 2 norte 1 ) .

Aquí hemos utilizado el hecho de que C Y C ( q ) tiene FEAG registro 1 1 q ( z ) y S mi q 1 ( q ) tiene FEAG q ( z ) 1 q ( z ) que a su vez se sigue del hecho de que el grupo cíclico C metro tiene orden metro y el grupo de identidad mi metro tiene orden 1 para que el FEAG de C Y C = metro ( q ) es q ( z ) metro / metro y el FEAG de S mi q = metro ( q ) es q ( z ) metro .

Esto está etiquetado como enumeración, por lo que no es necesario utilizar PET.

Esta es la página 104 de la edición de 2009 (la edición en línea).
@MarkoRiedel: Muy buena e instructiva respuesta. (+1)
Gracias por el crédito.
Lo que llamas líneas comúnmente se llama bloque y contiene objetos etiquetados (bolas). Hay norte tales bolas en cada configuración y todas tienen etiquetas diferentes. Entonces no hay simetría entre los bloques, son distintos por pares. Creo que mi respuesta es la correcta. Puede documentar sus cálculos en el texto de la pregunta. por ejemplo con norte = 3 y tres bloques, todos deben ser singletons y obtenemos dos configuraciones diferentes debido a la simetría cíclica.
Con norte = 3 Me sale por tres cuadras de dos maneras, por dos cuadras ( 3 2 ) × 2 por seis caminos y por una cuadra, 3 ! = 6 maneras, para un total de catorce según la fórmula que da el gran total.
MSE dice que cierre esta discusión. Creo que estás confundiendo tres (el número total de elementos) y tres (el número de bloques). Con norte = 3 y tres bloques todos los bloques son singletons y obtenemos las dos posibilidades ( [ 1 ] , [ 2 ] , [ 3 ] ) y ( [ 1 ] , [ 3 ] , [ 2 ] ) .