・数列の一般項                             arc 氏

 以下の条件を満たし、非負整数 m、n (m≦n) によって定まる数列を a(m,n) とすると、一
般項はどのような形になるか。

条件
・a(0,k)=a(1,1)=1
・a(n-1,n)=a(n,n)
・a(m,n)=a(m,n-1)+a(m-1,n)

例えば、a(1,4)=5、a(2,3)=5 である。


 DD++ さんからのコメントです。(令和5年10月23日付け)

 a(n,n) はカタラン数になり、それを例の経路問題で意味づけをすると、a(m,n) は途中も含
めた各交差点への経路数ってことですね。綺麗な一般項で書けるのかな?

 ところで、a(1,1)=1 っていう条件は、存在する意味がない気がするんですが、どうなんでしょ。


(コメント) 条件2から、a(1,4)=a(0,4) で、条件1から、a(0,4)=1 即ち、a(1,4)=1 となるはずだ
      が、a(1,4)=5 とはこれ如何に?k は任意の非負整数でないのかな?


 at さんからのコメントです。(令和5年10月28日付け)

 a(m,n)=(n+1-m)*(n+m)!/((n+1)!*m!) となります。

 サイト「カタラン数の一般項を簡単に求める」に、カタラン数を求める興味深い方法があり
ます。

 そこに示されている方法から、a(m,n) は x の多項式 (-1+x)*(1+x)^(n+m) を展開したとき
の x^(n+1) の係数となることがわかります。

 a(m,n)=C[n+m,n]-C[n+m,n+1]=(n+1-m)*(n+m)!/((n+1)!*m!).

 より一般には、次のことが知られています。

 1,2,…,m と書かれたカードがそれぞれ a[1],a[2],…,a[m] 枚ある。これらのカードを左から

右に1列に並べるとき、左から順に見ていって、常に、

 (1の枚数)≧(2の枚数)≧…≧(mの枚数)

を満たしているような並べ方の総数を f(a[1],a[2],…,a[m]) で表す。

 a[1]≧a[2]≧…≧a[m] のとき、

f(a[1],a[2],…,a[m])

=((a[1]+a[2]+…+a[m])!/((a[1]+m-1)!*(a[2]+m-2)!*…*(a[m])!))*Π[i<j](a[i]+m-i-(a[j]+m-j))

が成立する。


(コメント) a(m,n)=(n+1-m)*(n+m)!/((n+1)!*m!) に、m=1、n=4 を代入すると、a(1,4)=4 で
     例示の a(1,4)=5 にはなりませんが...?


 at さんからのコメントです。(令和5年10月28日付け)

・a(0,k)=a(1,1)=1 および
・a(m,n)=a(m,n-1)+a(m-1,n)

から、a(1,2)=a(1,1)+a(0,2)=1+1=2 、a(1,3)=a(1,2)+a(0,3)=2+1=3、a(1,4)=a(1,3)+a(0,4)=3+1=4

となると思います。例示の a(1,4)=5 はおそらく arc さんの計算ミスではないでしょうか。


(コメント) 確かに、a(1,4)=5 は、arcさんの記載ミスで、a(1,4)=4 が正しいのでしょう。

 atさんの与えられた a(m,n)=(n+1-m)*(n+m)!/((n+1)!*m!) は、条件2を満たすことを確認し
ました。

 a(n-1,n)=a(n,n) ならば、a(1,4)=a(0,4) で、条件1より、a(0,4)=1 なので、a(1,4)=1 となるはず
ですが、先に示した a(1,4)=4 と矛盾し、よく分かりません。


 at さんからのコメントです。(令和5年10月28日付け)

 a(n-1,n)=a(n,n) ならば、a(1,4)=a(0,4) で、

 ここがおかしいのではないでしょうか?a(n-1,n)=a(n,n) という条件式から、a(1,4)=a(0,4) を
導くことはできますか?

 例えば、a(3,4)=a(4,4)、a(4,5)=a(5,5) は導けます。


(コメント) 勘違いしていました!確かに、a(4,4)には適用出来て、a(3,4)ですが、a(1,4)には
     適用出来ないんでした!



  以下、工事中!



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