数学代写|组合学代写Combinatorics代考|CS586

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组合学是数学的一个领域,主要涉及计数(作为获得结果的手段和目的)以及有限结构的某些属性。

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数学代写|组合学代写Combinatorics代考|CS586

数学代写|组合学代写Combinatorics代考|The combinatorial meaning of the Lah numbers

The Stirling numbers of both kinds are connecting coefficients of certain polynomials, and, in the same time they have a well-defined combinatorial meaning. This – and the presence of the binomial coefficients in (2.53) suggest that the $\left\lfloor\begin{array}{l}n \ k\end{array}\right\rfloor$ Lah numbers also have some combinatorial interpretation. We dedicate this section to explain this meaning in more details. We begin with a definition.

Definition 2.8.1. Let a k-partition of an $n$-set be given. If we take into account the order of the elements in the individual blocks, we say that this partition is an ordered list.

For example, in the usual sense, the following 2-partitions of ${1,2,3,4,5}$ are identical:
$$
1,2 \mid 3,4,5 \text { and } 2,1 \mid 4,5,3
$$

This is so because the order of the elements does not matter in a set. But if we consider ordered lists, they are no longer identical. Hence, the question comes: how many ordered lists are there on $n$ elements with $k$ blocks? The answer can be guessed: $\left\lfloor\begin{array}{l}n \ k\end{array}\right\rfloor$.

To prove this, we construct all the ordered lists on $n$ elements with $k$ blocks one by one. This can be established as follows. Choose $k$ elements from $n$ which will be the first elements in their blocks. Then from the remaining $n-k$ elements we choose one after another and put them down in the possible places. The first element can be put down in $k$ ways (between the $k$ elements and after the last). The next element has $k+1$ positions to go, and the last has $k+(n-k-1)=n-1$ positions. This means that altogether we have
$$
\left(\begin{array}{l}
n \
k
\end{array}\right) k(k+1) \cdots(n-1)=\frac{n !}{k !}\left(\begin{array}{l}
n-1 \
k-1
\end{array}\right)
$$
different ordered lists with $k$ blocks on $n$ elements. This expression is the same as (2.53).

数学代写|组合学代写Combinatorics代考|Two identities for the Lah numbers

The basic recursion follows from the above combinatorial definition:
$$
\left\lfloor\begin{array}{c}
n+1 \
k
\end{array}\right\rfloor=(n+k)\left[\begin{array}{l}
n \
k
\end{array}\right\rfloor+\left\lfloor\begin{array}{c}
n \
k-1
\end{array}\right\rfloor .
$$
An ordered list of $n+1$ elements with $k$ blocks can be constructed from an ordered list of $n$ elements. (1) The last element can form a singleton and the remaining $n$ elements form an ordered list with $(k-1)$-blocks in $\left\lfloor{ }_{k-1}^n\right\rfloor$ ways. (2) If the last element is not in a singleton, then first we form an ordered list of $k$ blocks on the $n$ other elements in $\left\lfloor\begin{array}{l}n \ k\end{array}\right\rfloor$ ways and then we insert the last element somewhere between the $n$ elements ( $n-1$ positions), or before the first element, or after the last one ( $1+1$ options). We need to be careful: between the last element of a block and the first element of the next block, there are two distinct places. So we altogether have $n-1+1+1+(k-1)=n+k$ places to insert the last element. This gives the $(n+k)\left\lfloor\begin{array}{l}n \ k\end{array}\right\rfloor$ term.

Having this combinatorial interpretation for the Lah numbers, another nice expression can be deduced. Namely,
$$
\left\lfloor\begin{array}{l}
n \
k
\end{array}\right]=\sum_{j=0}^n\left[\begin{array}{l}
n \
j
\end{array}\right]\left{\begin{array}{l}
j \
k
\end{array}\right}
$$
The construction of an ordered list with $k$ blocks on $n$ elements can be done in a different way than above, so that we arrive at (2.55). If we put the $n$ elements into a permutation with $j$ cycles and then we group these cycles into $k$ groups, we get an ordered list with $k$ blocks. Summing over $j$ we get the formula.

数学代写|组合学代写Combinatorics代考|CS586

组合学代考

数学代写|组合学代写Combinatorics代考|The combinatorial meaning of the Lah numbers

这两类斯特林数都是某些多项式的连接系数,同时具有明确的组合意义。这一一以及 (2.53) 中二项式系数 的存在表明 $\lfloor n k\rfloor L a h$ 数也有一些组合解释。我们将在本节中更详细地解释此含义。我们从一个定义开 始。
定义 2.8.1。让一个 $k$ 分区 $n$-设置被给予。如果我们考虑到各个块中元素的顺序,我们就说这个分区是一个 有序列表。
例如,通常意义上的以下 2-partitions1, 2, 3, 4, 5是相同的:
$$
1,2 \mid 3,4,5 \text { and } 2,1 \mid 4,5,3
$$
之所以如此,是因为元素的顺序在集合中无关紧要。但是如果我们考虑有序列表,它们就不再相同了。因 此,问题来了:有多少个有序列表 $n$ 元素与 $k$ 块? 答案可以猜到: $\lfloor n k\rfloor$.
为了证明这一点,我们构建了所有有序列表 $n$ 元素与 $k$ 一个一个地挡住。这可以如下建立。选择 $k$ 元素来自 $n$ 这将是他们块中的第一个元素。然后从剩下的 $n-k$ 我们一个接一个地选择元素并将它们放在可能的位 置。第一个元素可以放在 $k$ 方式 (之间 $k$ 元素和最后一个之后)。下一个元素有 $k+1$ 职位去,最后有 $k+(n-k-1)=n-1$ 职位。这意味着我们总共有
$$
(n k) k(k+1) \cdots(n-1)=\frac{n !}{k !}(n-1 k-1)
$$
不同的有序列表 $k$ 块上 $n$ 元素。该表达式与 (2.53) 相同。

数学代写|组合学代写Combinatorics代考|Two identities for the Lah numbers

基本递归遵循上述组合定义:
$$
\lfloor n+1 k\rfloor=(n+k)[n k\rfloor+\lfloor n k-1\rfloor
$$
一个有序列表 $n+1$ 元素与 $k$ 块可以从有序列表中构建 $n$ 元素。(1) 最后一个元素可以组成单例,剩下的 $n$ 元素形成一个有序列表 $(k-1)$ – 阻止 $\left\lfloor\begin{array}{l}n \ k-1\end{array}\right\rfloor$ 方法。(2) 如果最后一个元素不在单例中,那么首先我们形成 一个有序列表 $k$ 上的块 $n$ 中的其他元素 $\lfloor n k$ 方法,然后我们将最后一个元素揷入到 $n$ 元素 $(n-1$ 位 置),或在第一个元素之前,或在最后一个元素之后 $(1+1$ 选项)。我们需要小心:在一个块的最后一 个元素和下一个块的第一个元素之间,有两个不同的地方。所以我们一共有 $n-1+1+1+(k-1)=n+k$ 揷入最后一个元素的地方。这给出了 $(n+k)\lfloor n k\rfloor$ 学期。
有了 Lah 数的这种组合解释,可以推导出另一个很好的表达式。即,
有序列表的构建 $k$ 块上 $n$ 元素可以用与上面不同的方式完成,这样我们就可以得到 (2.55)。如果我们把 $n$ 元 素排列成 $j$ 周期,然后我们将这些周期分组为 $k$ 组,我们得到一个有序列表 $k$ 块。总结结束 $j$ 我们得到了公式。

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