Probabilidad de que dos elementos particulares se agrupen en una partición aleatoria con tamaños fijos

Un total de norte = 3 norte 1 + 2 norte 2 + norte 3 artículos distintos etiquetados 1 a norte se van a poner en norte 1 + norte 2 + norte 3 cajas distintas. Para ello, los artículos se dividen en grupos: hay norte 1 grupos de tres elementos, norte 2 grupos de dos elementos, y norte 3 grupos de un elemento. Cada grupo se coloca en su propia caja. ¿Cuál es la probabilidad de que los elementos 1 y 2 están en la misma caja, ya sea como un grupo solo o en un grupo de tres con otro artículo?

Me estoy acercando a este problema combinatoriamente. El primer obstáculo con el que me encontré fue al determinar el tamaño del espacio muestral. ¿Cómo puedo contar las particiones de norte en el norte 1 , norte 2 , norte 3 grupos de tamaños 3 , 2 , y 1 ¿respectivamente?

Al principio, pensé en algo como

( norte 3 ) ( norte 3 3 ) ( norte 6 3 ) ( norte 3 ( norte 1 + 1 ) 3 )
para formar el norte 1 grupos de tres elementos, y multiplicándolos por
( norte 3 norte 1 2 ) ( norte 3 norte 1 2 2 ) ( norte 3 norte 1 2 ( norte 2 + 1 ) 2 )
para formar el norte 2 grupos de dos elementos, y así sucesivamente. Esto da muchas cancelaciones agradables, lo que resulta en
norte ! 6 norte 1 2 norte 2 1 norte 1
por el número de particiones.

Sin embargo, ¿no impone esto un orden fijo en las cajas, en algún sentido? Este proceso requiere esa casilla 1 contener un grupo de tres elementos, por ejemplo. ¿Cómo puedo corregir esto?

A continuación, para contar el número de particiones en las que los elementos 1 y 2 están en el mismo grupo, considero dos casos.

Primero, forman un grupo de dos. En ese caso, repito el mismo proceso anterior para contar el número de formas en que norte 2 Los elementos se pueden dividir en norte 1 grupos de tres, norte 2 1 grupos de dos y norte 3 grupos de uno.

Segundo, forman un grupo de tres, con algún otro elemento. Hay norte 2 opciones para el tercer elemento con el que se pueden agrupar. Luego, repito el mismo proceso para contar el número de formas en que dividir norte 3 artículos en norte 1 1 grupos de tres, norte 2 grupos de dos y norte 3 grupos de uno.

Finalmente, la suma de estos dos conteos y la división por el tamaño del espacio muestral da la probabilidad.

¿Es sensato este enfoque?

Respuestas (1)

¿No impone esto un orden fijo en las cajas, en algún sentido? Este proceso requiere esa casilla 1 contener un grupo de tres elementos, por ejemplo. ¿Cómo puedo corregir esto?

Impone un orden fijo. Para corregir esto, tenemos que realizar el proceso de división en una etapa adicional.

  • Particionar el norte artículos en tres grupos: uno de tamaño 3 norte 1 , uno de tamaño 2 norte 2 , y uno de tamaño norte 3 . Esto se puede hacer en

    norte ! ( 3 norte 1 ) ! ( 2 norte 2 ) ! norte 3 !
    maneras.

  • Particionar el 3 norte 1 elementos en grupos (desordenados) de tres. Esto se puede hacer en

    ( 3 norte 1 ) ! ( 3 ! ) norte 1 norte 1 ! = ( 3 norte 1 ) ! 6 norte 1 norte 1 !
    maneras.

  • Particionar el 2 norte 2 artículos en grupos (desordenados) de dos. Esto se puede hacer en

    ( 2 norte 2 ) ! 2 norte 2 norte 2 !
    maneras

Esto nos da el número de maneras en que el norte 1 + norte 2 + norte 3 se pueden formar grupos. La asignación de grupos a cajas se puede hacer en ( norte 1 + norte 2 + norte 3 ) ! maneras.

Al multiplicarlos juntos se obtiene el tamaño del espacio muestral.

El enfoque esbozado para determinar el número de formas en que los elementos 1 y 2 están en la misma caja está bien.