मोत्ज़किन संख्या

मोत्ज़किन संख्या

Named after	थियोडोर मोत्जकिन
Publication year	1948
Author of publication	थियोडोर मोत्जकिन
No. of known terms	अनंत
Formula	गुण देखा जाता हैं
First terms	1, 1, 2, 4, 9, 21, 51
OEIS index	A001006 मोत्जकिन

गणित में, nवें मोत्जकिन संख्या n एक वृत्त पर बिंदु (आवश्यक नहीं कि प्रत्येक बिंदु को जीवा से स्पर्श किया जाए) के बीच अप्रतिछेदी जीवा खींचने के विभिन्न प्रकारो की संख्या है। मोत्जकिन संख्याओं का नाम थिओडोर मोत्ज़किन के नाम पर रखा गया है और ज्यामिति, साहचर्य और संख्या सिद्धांत में इसके विविध अनुप्रयोग हैं।

मोत्ज़किन संख्याएँ $M_{n}$ के लिए $n=0,1,\dots$ अनुक्रम बनाया जाता हैं:

1, 1, 2, 4, 9, 21, 51, 127, 323, 835, ... (sequence A001006 in the OEIS)

उदाहरण

निम्नलिखित चित्र एक वृत्त पर 4 बिंदुओं के बीच गैर-प्रतिच्छेदी जीवाएँ खींचने के 9 तरीके दिखाता है (M₄ = 9):

निम्नलिखित चित्र एक वृत्त पर 5 बिंदुओं के बीच गैर-प्रतिच्छेदी जीवाएँ खींचने के 21 तरीके दिखाता है (M₅ = 21):

गुण

मोत्ज़किन संख्याएँ पुनरावृत्ति संबंधों को संतुष्ट करती हैं

$M_{n}=M_{n-1}+\sum _{i=0}^{n-2}M_{i}M_{n-2-i}={\frac {2n+1}{n+2}}M_{n-1}+{\frac {3n-3}{n+2}}M_{n-2}.$

मोट्ज़किन संख्याओं को द्विपद गुणांक और कैटलन संख्याओं के रूप में व्यक्त किया जा सकता है:

$M_{n}=\sum _{k=0}^{\lfloor n/2\rfloor }{\binom {n}{2k}}C_{k},$

और इसके विपरीत,

$C_{n+1}=\sum _{k=0}^{n}{\binom {n}{k}}M_{k}$

यह देता है

$\sum _{k=0}^{n}C_{k}=1+\sum _{k=1}^{n}{\binom {n}{k}}M_{k-1}.$

उत्पन्न करने वाला कार्य $m(x)=\sum _{n=0}^{\infty }M_{n}x^{n}$ मोत्ज़किन संख्याएँ संतुष्ट करती हैं

$x^{2}m(x)^{2}+(x-1)m(x)+1=0$

और स्पष्ट रूप से व्यक्त किया गया है

$m(x)={\frac {1-x-{\sqrt {1-2x-3x^{2}}}}{2x^{2}}}.$

मोट्ज़किन संख्याओं का एक अभिन्न प्रतिनिधित्व किसके द्वारा दिया गया है

$M_{n}={\frac {2}{\pi }}\int _{0}^{\pi }\sin(x)^{2}(2\cos(x)+1)^{n}dx$.

उनका व्यवहार स्पर्शोन्मुख है

$M_{n}\sim {\frac {1}{2{\sqrt {\pi }}}}\left({\frac {3}{n}}\right)^{3/2}3^{n},~n\to \infty$.

मोट्ज़किन अभाज्य एक मोट्ज़किन संख्या है जो अभाज्य संख्या है। As of 2019, केवल चार ऐसे अभाज्य ज्ञात हैं:

2, 127, 15511, 953467954114363 (sequence A092832 in the OEIS)

संयुक्त व्याख्याएँ

के लिए मोट्ज़किन नंबर n लंबाई के धनात्मक पूर्णांक अनुक्रमों की संख्या भी है n − 1 जिसमें प्रारंभिक और अंतिम तत्व या तो 1 या 2 हैं, और किन्हीं दो लगातार तत्वों के बीच का अंतर −1, 0 या 1 है। समान रूप से, मोत्ज़किन संख्या n लंबाई के धनात्मक पूर्णांक अनुक्रमों की संख्या है n + 1 जिसमें प्रारंभिक और अंतिम तत्व 1 हैं, और किन्हीं दो लगातार तत्वों के बीच का अंतर −1, 0 या 1 है।

इसके अलावा, मोट्ज़किन नंबर के लिए n निर्देशांक (0, 0) से समन्वय () तक ग्रिड के ऊपरी दाएं चतुर्थांश पर मार्गों की संख्या देता हैn, 0) में n कदम यदि किसी को प्रत्येक कदम पर केवल दाईं ओर (ऊपर, नीचे या सीधे) जाने की अनुमति है लेकिन नीचे डुबकी लगाने से मना किया गया है y = 0 अक्ष.

उदाहरण के लिए, निम्नलिखित आंकड़ा (0, 0) से (4, 0) तक 9 वैध मोत्ज़किन पथ दिखाता है:

जैसा कि गणना की गई है, गणित की विभिन्न शाखाओं में मोट्ज़किन संख्याओं की कम से कम चौदह अलग-अलग अभिव्यक्तियाँ हैं Donaghey & Shapiro (1977) मोत्ज़किन संख्याओं के अपने सर्वेक्षण में।

Guibert, Pergola & Pinzani (2001) दिखाया गया है कि वेक्सिलरी इन्वोल्यूशन की गणना मोट्ज़किन संख्याओं द्वारा की जाती है।

यह भी देखें

• टेलीफोन नंबर (गणित) जो प्रतिच्छेदन की अनुमति होने पर जीवाएँ खींचने के तरीकों की संख्या को दर्शाता है
• डेलानॉय नंबर
• नारायण संख्या
• श्रोडर संख्या

संदर्भ

• Bernhart, Frank R. (1999), "Catalan, Motzkin, and Riordan numbers", Discrete Mathematics, 204 (1–3): 73–112, doi:10.1016/S0012-365X(99)00054-0
• Donaghey, R.; Shapiro, L. W. (1977), "Motzkin numbers", Journal of Combinatorial Theory, Series A, 23 (3): 291–301, doi:10.1016/0097-3165(77)90020-6, MR 0505544
• Guibert, O.; Pergola, E.; Pinzani, R. (2001), "Vexillary involutions are enumerated by Motzkin numbers", Annals of Combinatorics, 5 (2): 153–174, doi:10.1007/PL00001297, ISSN 0218-0006, MR 1904383, S2CID 123053532
• Motzkin, T. S. (1948), "Relations between hypersurface cross ratios, and a combinatorial formula for partitions of a polygon, for permanent preponderance, and for non-associative products", Bulletin of the American Mathematical Society, 54 (4): 352–360, doi:10.1090/S0002-9904-1948-09002-4

बाहरी संबंध

• Weisstein, Eric W. "Motzkin Number". MathWorld.