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Niveau Maths sup
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Coefficients Binomiaux

Posté par
pfff
09-11-20 à 15:22

Bonsoir, j'aimerais de l'aide afin de pouvoir faire ce calcul. Merci de m'aider

ÉNONCÉ

Soient p et q deux entiers positifs, démontrer que :


\sum_{k=0}^{q}{\frac{1}{2^p^+^k}}\binom{p+k}{k} + \sum_{k=0}^{p}{\frac{1}{2^{q+k}}}\binom{q+k}{k} = 2


je dois donner ce que j'ai fait mais je ne vois pas encore comment commencer

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 09-11-20 à 18:51

Posté par
GBZM
re : Coefficients Binomiaux 09-11-20 à 19:18

Bonsoir,

On peut donner une démonstration combinatoire de l'égalité.

Soit A={0,1,...,p+q}.
Quel est le nombre de parties de A ?

Montrer que pour toute partie X de A, une et une seule des deux éventualités se produit :
1) X a au moins p+1 éléments ;
2) le complémentaire de X dans A a au moins q+1 éléments.

Compter le nombre de parties de A qui ont au moins p+1 éléments et dont le (p+1)-ème élément  (pour l'ordre naturel sur A) est p+k (où 0 <= k <= q).

Posté par
co11
re : Coefficients Binomiaux 09-11-20 à 20:51

Bonsoir,
GBZM je me suis aussi intéressée à cet exercice, sans arriver à quoique ce soit. Mais un truc m'échappe dans ton indication : que faire du cas où le nombre d'une partie X serait p et celle de son complémentaire q ?

Posté par
co11
re : Coefficients Binomiaux 09-11-20 à 21:04

Je retire, j'ai mal lu ....  

Posté par
GBZM
re : Coefficients Binomiaux 09-11-20 à 22:44

Alors, tu y es arrivée ?

Posté par
jarod128
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 00:09

Salut,
de mon côté je tente une approche non ensembliste. Je ne suis pas au bout mais j'ai le résultat suivant:
en notant S_{p,q}=\sum_{k=0}^{k=q}{\frac{1}{2^{p+k}}\binom{p+k}{p}}
il s'agit de montrer que  S_{p,q}+S_{q,p}=2
S est entierement définie par S_{p,0}=\frac{1}{2^p}
S_{0,q}=2-\frac{1}{2^q}
et S_{p,q+1}=\frac{1}{2}(S_{p,q}+S_{p-1,q+1})

Posté par
co11
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 09:16

Pas encore.
Et je ne pourrai pas m'y mettre tranquillement avant la fin de cet après-midi.

Posté par
jarod128
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 09:54

On aboutit avec ma méthode via une récurrence sur p me semble-t-il.

Posté par
GBZM
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 10:55

J'avoue un faible pour les solutions combinatoires. Pas besoin de récurrence.

Posté par
jarod128
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 11:32

D'accord avec toi GBZM, mais ce n'est pas toujours facile à trouver/comprendre.

Posté par
GBZM
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 11:48

Je détaille un peu la méthodologie :
Tout d'abord, se ramener à une égalité entre entiers pour utiliser les techniques de dénombrement. À démontrer :

\large
 \\ \sum_{k=0}^q 2^{q-k} {p+k \choose k} + \sum_{\ell=0}^p 2^{p-\ell} {q+\ell \choose \ell} = 2^{p+q+1}

Ensuite, on regarde la formule à démontrer du point de vue du dénombrement.
2^{p+q+1} c'est le nombre de parties d'un ensemble à p+q+1 éléments. La formule à démontrer va consister à compter ces parties en les répartissant en deux paquets correspondant aux deux sommes du membre de gauche de l'égalité.
On regarde alors une de ces sommes.  \large {p+k \choose k}, c'est le nombre de parties à k éléments d'un ensemble à p+k éléments, ou le nombre de parties à p éléments d'un ensemble à p+k éléments ; 2^{q-k}, c'est le nombre total de parties d'un ensemble à q-k éléments. On rapproche ça de notre ensemble à p+q+1 éléments amené par le membre de droite, et avec un peu d'expérience la lumière se fait ...

Posté par
co11
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 16:17

Je crois que j'y suis arrivée. Vraiment bien cette idée de passer par du dénombrement !!
                                                                    
Merci beaucoup GBZM

Posté par
GBZM
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 18:42

Avec plaisir.

Posté par
co11
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 21:15

C'est au tour de pfff de s'y mettre maintenant.
GBZM, c'est toi qui gèreras ....

Jarod128, j'ai regardé ta proposition. Le début me va mais la dernière relation, je ne vois pas du tout .....

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 21:18

merci beaucoup je vais combiner tout pour voir et proposer la mienne.

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 21:25

Citation :
À démontrer :

\large
 \\ \sum_{k=0}^q 2^{q-k} {p+k \choose k} + \sum_{\ell=0}^p 2^{p-\ell} {q+\ell \choose \ell} = 2^{p+q+1}


Je n'arrive pas à démontrer cela

Posté par
co11
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 21:52

Multiplie les 2 membres de l'égalité de départ par ........
Et tu peux utiliser la notation k à la place de l dans la deuxième somme si ça te permet de mieux voir.

Posté par
jarod128
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 22:04

co11  ma relation de moyenne ?
Je l'ai obtenu en calculant la somme avec l'indice q+1, donc un terme en plus dans la somme, triangle de Pascal, de mémoire j'ai du sortir le k=0 à part et on y arrive. Je n'ai plus mes brouillons avec moi mais pourrais m'y replonger si besoin

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 22:35

Effectivement en multipliant par 2^p^+^q et en remplaçant k par l dans la deuxième somme on obtient :

tex]\large
\sum_{k=0}^q 2^{q-k} {p+k \choose k} + \sum_{\ell=0}^p 2^{p-\ell} {q+\ell \choose \ell} = 2^{p+q+1}[/tex]

j'aimerais un peu plus d'éclaircissement ici :

Citation :
On regarde alors une de ces sommes.  \large {p+k \choose k}, c'est le nombre de parties à k éléments d'un ensemble à p+k éléments, ou le nombre de parties à p éléments d'un ensemble à p+k éléments ; 2^{q-k}, c'est le nombre total de parties d'un ensemble à q-k éléments. On rapproche ça de notre ensemble à p+q+1 éléments amené par le membre de droite, et avec un peu d'expérience la lumière se fait ...

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 22:36

Effectivement en multipliant par 2^p^+^q et en remplaçant k par l dans la deuxième somme on obtient :

\large\sum_{k=0}^q 2^{q-k} {p+k \choose k} + \sum_{\ell=0}^p 2^{p-\ell} {q+\ell \choose \ell} = 2^{p+q+1}
 \\

j'aimerais un peu plus d'éclaircissement ici :

Citation :
On regarde alors une de ces sommes.  \large {p+k \choose k}, c'est le nombre de parties à k éléments d'un ensemble à p+k éléments, ou le nombre de parties à p éléments d'un ensemble à p+k éléments ; 2^{q-k}, c'est le nombre total de parties d'un ensemble à q-k éléments. On rapproche ça de notre ensemble à p+q+1 éléments amené par le membre de droite, et avec un peu d'expérience la lumière se fait ...

Posté par
GBZM
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 22:49

Ça, c'était pour expliquer la démarche.

Tu peux revenir à mon premier message pour un parcours guidé.

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 23:18

Citation :
Soit A={0,1,...,p+q}.
Quel est le nombre de parties de A ?

il s'agit de p+q+2

Citation :
Montrer que pour toute partie X de A, une et une seule des deux éventualités se produit :
1) X a au moins p+1 éléments ;

la je ne comprends pas

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 10-11-20 à 23:20

non ce que j'ai ecrit n'est pas correct

A est un ensemble à p+q+1 éléments mais je ne vois pas comment déterminer le nombre de parties

Posté par
GBZM
re : Coefficients Binomiaux 11-11-20 à 10:04

Bon, vu ce que tu connais en matière de dénombrement, ce n'est pas la peine d'essayer la voie que j'ai indiquée.

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 11-11-20 à 21:42

je peux procéder par quelle manière

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 12-11-20 à 07:15

pour p = 1 et q = 1 on a :

S_1 = \sum_{k=0}^{1}{\frac{1}{2^1^+^k} \binom{1+k}{k} }+ \sum_{k=0}^{1}\frac{1}{2^{1+k}}\binom{1+k}{k}

effectivement S_ 1= 2

je veux essayer la récurrence mais je vois pas comment faire l'hérédité

Posté par
GBZM
re : Coefficients Binomiaux 12-11-20 à 11:12

Une autre piste a été proposée par jarod. À toi de voir ...

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 12-11-20 à 11:19

vous pouvez mieux expliquer ? jarod128

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 12-11-20 à 11:21

mais vous pouvez essayer de mieux m'expliquer au niveau des dénombrements ?

Posté par
GBZM
re : Coefficients Binomiaux 12-11-20 à 13:46

Désolé, la marche est trop haute si, pour commencer, tu ne sais pas que le nombre de parties d'un ensemble à n éléments est 2^n.

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 12-11-20 à 20:27

bien sur que si c'est 2^n

je disais que l'ensemble que vous avez donné A={0,1,...,p+q} est constitué de p+q+1 éléments donc le nombes de parties est 2^{p+q+1}

Posté par
GBZM
re : Coefficients Binomiaux 12-11-20 à 20:45

Hoho, ne raconte pas d'histoire !

pfff @ 10-11-2020 à 23:20


A est un ensemble à p+q+1 éléments mais je ne vois pas comment déterminer le nombre de parties

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 12-11-20 à 21:18

c'était un mal entendu je suis prêt a suivre votre méthode

Posté par
GBZM
re : Coefficients Binomiaux 12-11-20 à 22:42

Alors je te renvoie à mon premier message.

Posté par
jarod128
re : Coefficients Binomiaux 13-11-20 à 09:40

pfff @ 12-11-2020 à 11:19

vous pouvez mieux expliquer ? jarod128
je viens de voir ce message.
Tu veux des explications sur mon Sp,q et sa propriété ?
Ou sur la deuxième partie qui se résume à : via ma définition montrer par récurrence la propriété Sp,q+Sq,p=2?

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 13-11-20 à 10:39

Citation :
Montrer que pour toute partie X de A, une et une seule des deux éventualités se produit :
1) X a au moins p+1 éléments ;


Je n'arrive pas a démontrer cela j'aimerais des indications

Posté par
pfff
re : Coefficients Binomiaux 13-11-20 à 10:41

Citation :
Ou sur la deuxième partie qui se résume à : via ma définition montrer par récurrence la propriété Sp,q+Sq,p=2?


Sur cette partie

Posté par
lafol Moderateur
re : Coefficients Binomiaux 13-11-20 à 11:06

Bonjour

pfff @ 13-11-2020 à 10:39

Citation :
Montrer que pour toute partie X de A, une et une seule des deux éventualités se produit :
1) X a au moins p+1 éléments ;


Je n'arrive pas a démontrer cela j'aimerais des indications


si tu n'es pas fichu capable de voir que quand on parle de UNE ET UNE SEULE des deux éventualités , essayer de montrer qu'on a une des deux est sans espoir, je crains qu'on ne puisse pas faire grand chose d'autre que ce que tu attends visiblement depuis le début : te donner la solution complètement rédigée !
Tu ne lis visiblement même pas jusqu'au bout ce que les différents intervenants te proposent !
Donne le mail de ton prof, on lui enverra directement la solution de ta part, ça t'évitera une entorse au poignet en la recopiant

Posté par
jarod128
re : Coefficients Binomiaux 13-11-20 à 11:18

Récurrence sur p. Remarque: cela implique pour tout q
p=0 je te laisse c'est évident.
Hérédité. Je n'ai pas trop le temps de rédiger correctement, je te donne l'idée.
Sp+1,q+Sq,p+1=1/2(Sp,q+Sp+1,q-1+1/2(Sq,p+Sq-1,p+1 via ma relation
Par HR les premiers termes de chaque parenthèse donnent 1.
On doit donc avoir Sq,p+Sq-1,p+1 =2
si q<p+2 c'est bon, on applique l'hypothèse de récurrence (forte) en changeant l'ordre de l'addition sinon, on recommence en transformant ces 2 termes avec ma relation, on a de nouveau deux termes donnant 1 et deux autres à prouver qu'ils valent ensemble 2. Cette fois ci, l'indice q devenant q-2. On réitère jusqu'à ce que l'indice avec q soit inférieur à p pour appliquer l'hypothèse de récurrence.

Posté par
malou Webmaster
re : Coefficients Binomiaux 13-11-20 à 15:00

pfff fait allègrement du multipost via multisiteS donc il se débrouillera sans nous pendant quelques jours

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q03 - Pourquoi ne faut-il pas faire du ''multi-post'' ?

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q30 - J'ai été averti ou banni, pourquoi, et que faire ?

Posté par
jarod128
re : Coefficients Binomiaux 14-11-20 à 10:10

Juste pour corriger mon copier collé:
On doit donc avoir Sp+1,q-1+Sq-1,p+1 =2



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