Prueba combinatoria de x(n)=∑nk=1L(n,k)(x)kx(n)=∑k=1nL(n,k)(x)kx^{(n)} = \sum_{k = 1}^n L(n,k)(x)_k

Pregunta : Usando una prueba combinatoria, muestre la siguiente identidad.

X ( norte ) = k = 1 norte L ( norte , k ) ( X ) k ,

dónde X ( norte ) denota el factorial ascendente y ( X ) k denota el factorial descendente.

También estoy interesado en por qué es suficiente mostrar tales fórmulas solo para X norte y luego esperar que se mantengan reales o incluso complejos X .

Contexto : Sabemos que, L ( norte , k ) son números de Lah que satisfacen esta relación de recurrencia:

L ( norte , k ) = L ( norte 1 , k 1 ) + ( norte 1 + k ) L ( norte 1 , k ) ,
y esta fórmula explícita L ( norte , k ) = norte ! k ! ( norte 1 norte k ) . He visto algunas páginas donde los números de Lah se definieron como los coeficientes de conexión entre los factoriales ascendentes y descendentes, que es lo que estoy tratando de mostrar, pero todavía tengo que encontrar una prueba de mi declaración deseada.

Respuestas (1)

notando que ( a b ) = ( a ) b b ! , puedes escribir tu expresión como

( X + norte 1 norte ) = k = 1 norte ( norte 1 norte k ) ( X k )
que es Vandermonde, por lo que la prueba combinatoria estándar de Vandermonde es suficiente.

Observe que la fórmula explícita proviene de mezclar los elementos de [ norte ] en una línea, usando estrellas y barras para ver que ( norte 1 norte k ) es el número de formas de particionar el norte en positivo k partes a 1 + a 2 + + a k = norte donde el orden importa, por lo que divide su línea usando primero a 1 números, entonces a 2 hasta que consigas el norte números, y sacando el orden de los k partes. Por ejemplo: Dado a 1 = 4 , a 2 = 2 , a 3 = 1 , a 4 = 4 entonces
1 9 10 2 a 1 5 6 a 2 4 a 3 7 3 8 a 4  da la partición ordenada.

Basta mostrarlo sólo por X un número entero porque estos son polinomios en X y si tienes dos polinomios PAG 1 ( X ) = PAG 2 ( X ) para X norte entonces

PAG 1 ( X ) PAG 2 ( X ) = 0
implica que el polinomio de LHS tiene raíces infinitas, eso es posible si el polinomio de la izquierda es estrictamente 0.