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quinta-feira, 7 de fevereiro de 2013

PRINCÍPIO DA INCLUSÃO-EXCLUSÃO





O PRINCÍPIO DA INCLUSÃO-EXCLUSÃO

O Principio da Inclusão-Exclusão é uma fórmula para se calcular o número de elementos que pertencem à união de vários conjuntos não necessariamente disjuntos. Na sua versão mais simples: (A U B) = A + B - (A ∩ B): (A U B) é o número de elementos que pertencem à pelo menos um dos conjuntos A ou B. Assim, contamos os elementos de A e os elementos de B: A + B. Quando fazemos isto, contamos os elementos de A ∩ B duas vezes.
Para três conjuntos o Principio diz que:
(A U B U C) = A + B + C – (A ∩ B) – (A ∩ C) – (B ∩ C) – (A ∩ B ∩ C)
Em suma o Princípio da Inclusão-Exclusão (PIE) é uma generalização de um dos princípios básico de contagem, o princípio aditivo. Este princípio está interessado na obtenção de uma fórmula para contar o número de elementos que pertencem a união de vários conjuntos não necessariamente excludentes ou disjuntos. Na sua forma mais simples calcula a cardinalidade da união de dois conjuntos A e B, no qual a intersecção entre A e B dá-se um conjunto vazio.


LEMAS DE KAPLANSKY
Primeiro Lema de Kaplansky: O número de p-subconjuntos de {1, 2 ,..., n} nos quais não há dois números consecutivos, considerando-se 1 e n como consecutivos é:

 f (n,p) = CPn-p+1

 Segundo Lema de Kaplansky: O número de p-subconjuntos de {1, 2 ,..., n} nos quais não há dois números consecutivos, considerando-se 1 e n como consecutivos é:
                                   
                                           f (n,p) = (n / n – p)Cpn-p



PRINCÍPIO DAS GAVETAS DE DIRICHLET
Princípio das gavetas de Dirichlet: Se n objetos forem colocados em no máximo n-1 gavetas, então pelo menos uma delas conterá no mínimo dois objetos.
Demonstração. Suponha que cada gaveta contém no máximo um objeto. Então o número total de objetos é no máximo n - 1. Absurdo!

O Princípio de Dirichlet pode ser reformulado como se segue:
Se m objetos são colocados em n gavetas, então pelo menos uma gaveta contem [(m-1) / m] + 1 objetos.

Demonstração: Suponha que cada gaveta tem no máximo [(m-1) / m] + 1 objetos. Então o número total de objetos seria no máximo
[n (m-1) / m] ≤ [n(m-1)/m] = m – 1 < m. Absurdo!


PRINCÍPIO DA REFLEXÃO
Uma partícula, estando no ponto (x; y) pode se movimentar para o ponto   (x + 1; y + 1) ou para o ponto (x + 1; y - 1) (subidas e descidas). Pergunta-se:

a)    Quantos são os trajetos possíveis de (0; 0) a (8; 6)?

Vamos representar um movimento do tipo (x+1; y+1) por S(subida) e do tipo (x+1; y-1)  por D(descida). Para ir de (0; 0) a (8; 6) devemos ter S + D = 8, pois em cada movimento, a abcissa da partícula avança uma unidade. Também devemos ter S - D = 6, pois em cada movimento de subida a ordenada aumenta uma unidade e em cada movimento de descida a ordenada diminui uma unidade. Assim, obtemos S = 7 e D = 1. O número de trajetos é
                              8C7,1 = 8
 
RELAÇÃO DE RECORRÊNCIA
Relação de recorrência (ou passo recorrente) é uma parte de uma Definição Recorrente (definição onde o item sendo definido é parte dela mesma). É onde, após a condição básica (caso simples, no qual o item sendo definido é especificado, que nos dá condições de iniciar a Definição), novos casos do item sendo definido são obtidos a partir de casos anteriores, formando uma sequência, um conjunto, uma operação ou até mesmo um algoritmo.
Uma equação de diferenças é qualquer problema onde deve-se determinar uma função (desconhecida) a partir de uma relação de recorrência envolvendo o operador diferença.

PERMUTAÇÕES CAÓTICAS
        
         Uma permutação dos números (1, 2 ,..., n) é  dita caótica quando nenhum número está no seu lugar primitivo. Por exemplo, 2143 e 2341 são caóticas, mas 1342 não é caótica. Seja Dn o número de permutações caóticas de (1, 2 ,..., n) e defina Ai = conjunto das permutações de (1, 2 ,..., n) em que o número i ocupa o i-ésimo lugar, ou seja, está em seu lugar primitivo. Assim, Dn  é o número de elementos do conjunto Ω das permutações de (1, 2 ,..., n) que pertencem a exatamente zero dos subconjuntos A1, A2 ,..., An.


Para Saber Mais: 



BIANCHINI, Edwaldo. PACCOLA, Herval. Matemática volume 2, em 3 volumes. Editora Moderna, 1995.

FACCHINI, Walter. Matemática volume único. Editora Saraiva, 1997





Enviado por Pedlazcar






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