बायजेक्टिव प्रमाण: Difference between revisions

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[[साहचर्य]] में, बायजेक्टिव प्रूफ एक गणितीय प्रूफ तकनीक है, जो यह साबित करने के लिए है कि दो सेटों में समान रूप से कई तत्व हैं, या यह कि दो [[संयोजन वर्ग]] में सेट का आकार समान है, एक विशेषण फ़ंक्शन ढूंढकर जो एक-से-एक को दूसरे पर मैप करता है। यह तकनीक कुछ सेटों के तत्वों की संख्या के लिए एक सूत्र खोजने के एक तरीके के रूप में उपयोगी हो सकती है, उन्हें अन्य सेटों के साथ संगत करके, जिन्हें गिनना आसान है। इसके अतिरिक्त, आपत्ति की प्रकृति अक्सर प्रत्येक या दोनों सेटों में शक्तिशाली अंतर्दृष्टि प्रदान करती है।
[[साहचर्य]] में, बायजेक्टिव प्रूफ एक गणितीय प्रूफ तकनीक है, जो यह साबित करने के लिए है कि दो में समान समुच्चयों रूप से कई तत्व हैं, या यह कि दो [[संयोजन वर्ग]] में समुच्चय का आकार समान है, एक विशेषण फ़ंक्शन ढूंढकर जो एक-से-एक को दूसरे पर मैप करता है। यह तकनीक कुछ सेटों के तत्वों की संख्या के लिए एक सूत्र खोजने के एक तरीके के रूप में उपयोगी हो सकती है, उन्हें अन्य सेटों के साथ संगत करके, जिन्हें गिनना आसान है। इसके अतिरिक्त, आपत्ति की प्रकृति प्रायः प्रत्येक या दोनों सेटों में शक्तिशाली अंतर्दृष्टि प्रदान करती है।


== मूल उदाहरण ==
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:<math> {n \choose k} = {n \choose n-k}. </math>
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इसका मतलब है कि बिल्कुल उतने ही [[संयोजन]] हैं {{math|''k''}} आकार के एक सेट में चीजें {{math|''n''}} के संयोजन हैं {{math|''n''&nbsp;&minus;&nbsp;''k''}} आकार के एक सेट में चीजें{{math|''n''}}.
''इसका मतलब यह है कि आकार n'' के एक समुच्चय में ''k'' चीजों के ठीक उतने ही संयोजन हैं जितने आकार ''n'' के सेट में  ''n''  −  ''k'' चीजों के संयोजन हैं।


==== एक विशेषण प्रमाण ====
==== एक विशेषण प्रमाण ====
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प्रमाण के मुख्य विचार को एक साधारण उदाहरण से समझा जा सकता है: चयन करना {{math|''k''}} के समूह में से बच्चों को आइसक्रीम कोन से पुरस्कृत किया जाएगा {{math|''n''}} बच्चों पर ठीक वैसा ही प्रभाव पड़ता है जैसा इसके बजाय चुनने पर होता है {{math|''n''&nbsp;&minus;&nbsp;''k''}} बच्चों को आइसक्रीम कोन देने से मना किया जाए।
प्रमाण के मुख्य विचार को एक साधारण उदाहरण से समझा जा सकता है: चयन करना {{math|''k''}} के समूह में से बच्चों को आइसक्रीम कोन से पुरस्कृत किया जाएगा {{math|''n''}} बच्चों पर ठीक वैसा ही प्रभाव पड़ता है जैसा इसके बजाय चुनने पर होता है {{math|''n''&nbsp;&minus;&nbsp;''k''}} बच्चों को आइसक्रीम कोन देने से मना किया जाए।


अधिक संक्षेप में और आम तौर पर,<ref>{{citation|first=David R.|last=Mazur|title=Combinatorics / A Guided Tour|year=2010|publisher=The Mathematical Association of America|isbn=978-0-88385-762-5|page=28}}</ref> बराबर होने का दावा करने वाली दो मात्राएँ आकार के सबसेट की गणना करती हैं {{math|''k''}} और {{math|''n''&nbsp;&minus;&nbsp;''k''}}, क्रमशः, किसी का {{math|''n''}}-तत्व सेट {{math|''S''}}. होने देना {{mvar|A}} सभी का समुच्चय हो {{mvar|k}}-तत्व का सबसेट {{mvar|S}}, सेट {{mvar|A}} का आकार है <math>\tbinom{n}{k}.</math> होने देना {{mvar|B}} सभी का समुच्चय हो {{mvar|n−k}} के सबसेट {{mvar|S}}, समुच्चय B का आकार है <math>\tbinom{n}{n-k}</math>. दो सेटों के बीच एक साधारण आपत्ति है {{mvar|A}} और {{mvar|B}}: यह प्रत्येक को जोड़ता है {{math|''k''}}-तत्व सबसेट (अर्थात, का एक सदस्य {{mvar|A}}) इसके [[पूरक (सेट सिद्धांत)]] के साथ, जिसमें ठीक शेष शामिल है {{math|''n''&nbsp;&minus;&nbsp;''k''}} घटक {{math|''S''}}, और इसलिए इसका सदस्य है {{mvar|B}}. अधिक औपचारिक रूप से, इसे कार्यात्मक संकेतन का उपयोग करके लिखा जा सकता है, {{math|''f'' : ''A'' → ''B''}} द्वारा परिभाषित {{math|1=''f''(''X'') = ''X''<sup>''c''</sup>}} के लिए {{mvar|X}} कोई {{mvar|k}}-तत्व का सबसेट {{mvar|S}} और पूरक लिया गया {{mvar|S}}. यह दिखाने के लिए कि f एक आक्षेप है, पहले यह मान लें {{math|1=''f''(''X''<sub>1</sub>) = ''f''(''X''<sub>2</sub>)}}, यानी, {{math|1=''X''<sub>1</sub><sup>''c''</sup> = ''X''<sub>2</sub><sup>''c''</sup>}}. प्रत्येक पक्ष का पूरक लें (में {{mvar|S}}), इस तथ्य का उपयोग करते हुए कि एक सेट के पूरक का पूरक मूल सेट है, प्राप्त करने के लिए {{math|1=''X''<sub>1</sub> = ''X''<sub>2</sub>}}. इससे पता चलता है कि {{mvar|f}} [[इंजेक्शन समारोह]] है | एक-से-एक। अब कोई भी लो {{mvar|n−k}}-तत्व का सबसेट {{mvar|S}} में {{mvar|B}}, कहना {{mvar|Y}}. में इसका पूरक है {{mvar|S}}, {{math|''Y''<sup>''c''</sup>}}, एक है {{mvar|k}}-तत्व सबसेट, और इसलिए, का एक तत्व {{mvar|A}}. तब से {{math|1=''f''(''Y''<sup>''c''</sup>) = (''Y''<sup>''c''</sup>)<sup>''c''</sup> = ''Y''}}, {{mvar|f}} भी चालू है और इस प्रकार एक आक्षेप है। [[पर]]िणाम अब आता है क्योंकि इन परिमित समुच्चयों के बीच एक आक्षेप के अस्तित्व से पता चलता है कि उनका आकार समान है, अर्थात, <math>\tbinom{n}{k} = \tbinom{n}{n-k}</math>.
अधिक संक्षेप में और सामान्यतः <ref>{{citation|first=David R.|last=Mazur|title=Combinatorics / A Guided Tour|year=2010|publisher=The Mathematical Association of America|isbn=978-0-88385-762-5|page=28}}</ref> बराबर होने का दावा करने वाली दो मात्राएँ आकार के उपसमुच्चय की गणना करती हैं {{math|''k''}} और {{math|''n''&nbsp;&minus;&nbsp;''k''}}, क्रमशः, किसी का {{math|''n''}}-तत्व सेट {{math|''S''}}. होने देना {{mvar|A}} सभी का समुच्चय हो {{mvar|k}}-तत्व का उपसमुच्चय {{mvar|S}}, समुच्चय {{mvar|A}} का आकार है <math>\tbinom{n}{k}.</math> होने देना {{mvar|B}} सभी का समुच्चय हो {{mvar|n−k}} के उपसमुच्चय {{mvar|S}}, समुच्चय B का आकार है <math>\tbinom{n}{n-k}</math>. दो समुच्चयों के बीच एक साधारण आपत्ति है {{mvar|A}} और {{mvar|B}}: यह प्रत्येक को जोड़ता है {{math|''k''}}-तत्व उपसमुच्चय (अर्थात, का एक सदस्य {{mvar|A}}) इसके [[पूरक (सेट सिद्धांत)|पूरक (समुच्चय सिद्धांत)]] के साथ, जिसमें ठीक शेष सम्मिलित है {{math|''n''&nbsp;&minus;&nbsp;''k''}} घटक {{math|''S''}}, और इसलिए इसका सदस्य है {{mvar|B}}. अधिक औपचारिक रूप से, इसे कार्यात्मक संकेतन का उपयोग करके लिखा जा सकता है, {{math|''f'' : ''A'' → ''B''}} द्वारा परिभाषित {{math|1=''f''(''X'') = ''X''<sup>''c''</sup>}} के लिए {{mvar|X}} कोई {{mvar|k}}-तत्व का उपसमुच्चय {{mvar|S}} और पूरक लिया गया {{mvar|S}}. यह दिखाने के लिए कि f एक आक्षेप है, पहले यह मान लें {{math|1=''f''(''X''<sub>1</sub>) = ''f''(''X''<sub>2</sub>)}}, यानी, {{math|1=''X''<sub>1</sub><sup>''c''</sup> = ''X''<sub>2</sub><sup>''c''</sup>}}. प्रत्येक पक्ष का पूरक (में {{mvar|S}}) लेंl इस तथ्य का उपयोग करते हुए कि एक समुच्चय के पूरक का पूरक मूल समुच्चय है, प्राप्त करने के लिए {{math|1=''X''<sub>1</sub> = ''X''<sub>2</sub>}}. इससे पता चलता है कि {{mvar|f}} एक-से-एक है। अब ''B'' में ''S'' का कोई n−k -तत्व उपसमुच्चय लें, Y कहते हैं। में इसका पूरक है {{mvar|S}}, {{math|''Y''<sup>''c''</sup>}}, एक है {{mvar|k}}-तत्व उपसमुच्चय, और इसलिए, A का एक अवयव हैl चूँकि {{math|1=''f''(''Y''<sup>''c''</sup>) = (''Y''<sup>''c''</sup>)<sup>''c''</sup> = ''Y''}}, {{mvar|f}} भी आच्छादक है और इस प्रकार एक आक्षेप है। परिणाम अब आता है क्योंकि इन परिमित समुच्चयों के बीच एक आक्षेप के अस्तित्व से पता चलता है कि उनका आकार समान है, अर्थात, <math>\tbinom{n}{k} = \tbinom{n}{n-k}</math>.
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== अन्य उदाहरण ==
 
समस्याएँ जो विशेषण प्रमाणों को स्वीकार करती हैं वे द्विपद गुणांक सर्वसमिकाओं तक सीमित नहीं हैं। जैसे-जैसे समस्या की जटिलता बढ़ती है, एक विशेषण प्रमाण बहुत परिष्कृत हो सकता है। यह तकनीक असतत गणित के क्षेत्रों में विशेष रूप से उपयोगी है जैसे संयोजन विज्ञान, [[ग्राफ सिद्धांत]] और [[संख्या सिद्धांत]]।
 
कॉम्बिनेटरिक्स में विशेषण प्रमाण के सबसे शास्त्रीय उदाहरणों में शामिल हैं:
* लेबल किए गए पेड़ों की संख्या के लिए केली के सूत्र का प्रमाण देते हुए प्रूफर अनुक्रम।
* सिमेट्रिक समूह के लिए [[विलियम बर्नसाइड]] के सूत्र का प्रमाण देते हुए [[रॉबिन्सन-शेंस्टेड एल्गोरिथम]]।
* [[विभाजन (संख्या सिद्धांत)]] # [[ युवा आरेख ]] का फेरर ग्राफ, कुछ विभाजन (संख्या सिद्धांत) की संख्या पर एक शास्त्रीय परिणाम का प्रमाण देता है।
* [[पंचकोणीय संख्या प्रमेय]] के विशेषण प्रमाण।
* [[कैटलन संख्या]] के सूत्र के विशेषण प्रमाण।
 
== यह भी देखें ==
* [[द्विपद प्रमेय]]
* श्रोडर-बर्नस्टीन प्रमेय
* डबल काउंटिंग (सबूत तकनीक)
* [[संयुक्त सिद्धांत]]
* [[संयुक्त प्रमाण]]
* [[वर्गीकरण]]
 
==संदर्भ==
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==अग्रिम पठन==
* Loehr, Nicholas A. (2011).  [https://wayback.archive-it.org/all/20151023194824/http://www.math.vt.edu/people/nloehr/bijbook.html Bijective Combinatorics].  [http://www.crcpress.com CRC Press].  {{ISBN|143984884X}},  {{ISBN|978-1439848845}}.
 
 
== बाहरी संबंध ==
*''[http://www.math.dartmouth.edu/~doyle/docs/three/three.pdf "Division by three"]'' – by Doyle and [[John Horton Conway|Conway]]. 
*''[http://www.emis.de/journals/DMTCS/volumes/abstracts/pdfpapers/dm010104.pdf "A direct bijective proof of the hook-length formula"]'' –  by Novelli, [[Igor Pak|Pak]] and Stoyanovsky.
*''[http://www.emis.de/journals/EJC/Volume_4/PDF/v4i1r20.pdf "Bijective census and random generation of Eulerian planar maps with prescribed vertex degrees"]'' –  by Gilles Schaeffer.
*''[https://web.archive.org/web/20031104095246/http://www.math.temple.edu/~zeilberg/mamarim/mamarimPDF/ohara.pdf "Kathy O'Hara's Constructive Proof of the Unimodality of the Gaussian Polynomials"]'' – by [[Doron Zeilberger]].
*''[https://www.math.ucla.edu/~pak/papers/psurvey.pdf "Partition Bijections, a Survey"]'' – by [[Igor Pak]].
*[http://mathworld.wolfram.com/Garsia-MilneInvolutionPrinciple.html Garsia-Milne Involution Principle] – from [[MathWorld]].
 
 
{{DEFAULTSORT:Bijective Proof}}[[Category: गणनात्मक कॉम्बिनेटरिक्स]] [[Category: प्रमाण युक्त लेख]] [[Category: गणितीय प्रमाण]]
 
 
 
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Revision as of 20:05, 11 May 2023

साहचर्य में, बायजेक्टिव प्रूफ एक गणितीय प्रूफ तकनीक है, जो यह साबित करने के लिए है कि दो में समान समुच्चयों रूप से कई तत्व हैं, या यह कि दो संयोजन वर्ग में समुच्चय का आकार समान है, एक विशेषण फ़ंक्शन ढूंढकर जो एक-से-एक को दूसरे पर मैप करता है। यह तकनीक कुछ सेटों के तत्वों की संख्या के लिए एक सूत्र खोजने के एक तरीके के रूप में उपयोगी हो सकती है, उन्हें अन्य सेटों के साथ संगत करके, जिन्हें गिनना आसान है। इसके अतिरिक्त, आपत्ति की प्रकृति प्रायः प्रत्येक या दोनों सेटों में शक्तिशाली अंतर्दृष्टि प्रदान करती है।

मूल उदाहरण

द्विपद गुणांकों की सममिति को सिद्ध करना

द्विपद गुणांक की समरूपता बताती है कि

इसका मतलब यह है कि आकार n के एक समुच्चय में k चीजों के ठीक उतने ही संयोजन हैं जितने आकार n के सेट में  n  −  k चीजों के संयोजन हैं।

एक विशेषण प्रमाण

प्रमाण के मुख्य विचार को एक साधारण उदाहरण से समझा जा सकता है: चयन करना k के समूह में से बच्चों को आइसक्रीम कोन से पुरस्कृत किया जाएगा n बच्चों पर ठीक वैसा ही प्रभाव पड़ता है जैसा इसके बजाय चुनने पर होता है n − k बच्चों को आइसक्रीम कोन देने से मना किया जाए।

अधिक संक्षेप में और सामान्यतः [1] बराबर होने का दावा करने वाली दो मात्राएँ आकार के उपसमुच्चय की गणना करती हैं k और n − k, क्रमशः, किसी का n-तत्व सेट S. होने देना A सभी का समुच्चय हो k-तत्व का उपसमुच्चय S, समुच्चय A का आकार है होने देना B सभी का समुच्चय हो n−k के उपसमुच्चय S, समुच्चय B का आकार है . दो समुच्चयों के बीच एक साधारण आपत्ति है A और B: यह प्रत्येक को जोड़ता है k-तत्व उपसमुच्चय (अर्थात, का एक सदस्य A) इसके पूरक (समुच्चय सिद्धांत) के साथ, जिसमें ठीक शेष सम्मिलित है n − k घटक S, और इसलिए इसका सदस्य है B. अधिक औपचारिक रूप से, इसे कार्यात्मक संकेतन का उपयोग करके लिखा जा सकता है, f : AB द्वारा परिभाषित f(X) = Xc के लिए X कोई k-तत्व का उपसमुच्चय S और पूरक लिया गया S. यह दिखाने के लिए कि f एक आक्षेप है, पहले यह मान लें f(X1) = f(X2), यानी, X1c = X2c. प्रत्येक पक्ष का पूरक (में S) लेंl इस तथ्य का उपयोग करते हुए कि एक समुच्चय के पूरक का पूरक मूल समुच्चय है, प्राप्त करने के लिए X1 = X2. इससे पता चलता है कि f एक-से-एक है। अब B में S का कोई n−k -तत्व उपसमुच्चय लें, Y कहते हैं। में इसका पूरक है S, Yc, एक है k-तत्व उपसमुच्चय, और इसलिए, A का एक अवयव हैl चूँकि f(Yc) = (Yc)c = Y, f भी आच्छादक है और इस प्रकार एक आक्षेप है। परिणाम अब आता है क्योंकि इन परिमित समुच्चयों के बीच एक आक्षेप के अस्तित्व से पता चलता है कि उनका आकार समान है, अर्थात, .

  1. Mazur, David R. (2010), Combinatorics / A Guided Tour, The Mathematical Association of America, p. 28, ISBN 978-0-88385-762-5