Re: Disuguaglianza con coefficienti binomiali
Inviato: 19 giu 2014, 18:35
Vogliamo dimostrare che per induzione su \(n\) che, fissato \(d\), \( \binom{n}{d} > 2(d-1)(n-d-1)\), oppure che ho sbagliato.
Caso base: \(n=d+2\). Si ha
\[ \frac{(d+2)(d+1)}{2} \stackrel{?}{>} 2(d-1) \ \ \Leftrightarrow \ \ \ d^2 -d+6 \stackrel{?}{>} 0 \]
Il \(\Delta\) è negativo e il coefficiente di \(d^2\) è positivo, quindi sì, è sempre positiva.
Passo induttivo: \(n \rightarrow n+1\)
Vogliamo dimostrare che, detto \(LHS(n) = \binom{n}{d}, RHS(n) = 2(d-1)(n-d-1)\), si ha
\[ \frac{LHS(n+1)}{LHS(n)} > \frac{RHS(n+1)}{RHS(n)} \ \ (*) \]
che moltiplicata per l'ipotesi induttiva \(LHS(n) > RHS(n)\) dà \(LHS(n+1) >RHS(n+1)\). Dimostriamo (*):
\[ \frac{ \binom{n+1}{d} }{\binom{n}{d} } = \frac{(n+1) \cdot \ldots \cdot (n+2-d)}{n \cdot \ldots \cdot (n+1-d)} = \frac{(n+1)}{n+1-d} \stackrel{?}{>} \frac{n-d}{n-d-1}= \frac{ 2(d-1)(n-d)}{2(d-1)(n-d-1) }\]
che si trasforma in:
\[ (n+1)(n-d-1) \stackrel{?}{>} (n-d)(n-d+1) \ \ \ \Leftrightarrow \ \ \ -dn -1 \stackrel{?}{>} (-2d+1)n -d(1-d) \ \ \ \Leftrightarrow \ \ \ n(d-1) \stackrel{?}{>}1+d(d-1)\]
D'altronde \(n(d-1) > (d+1)(d-1) = d(d-1) + (d-1) \ge d(d-1)+1 \), usando il fatto che \( 2 \le d < n-1\).
Con questo si conclude la dimostrazione.
Caso base: \(n=d+2\). Si ha
\[ \frac{(d+2)(d+1)}{2} \stackrel{?}{>} 2(d-1) \ \ \Leftrightarrow \ \ \ d^2 -d+6 \stackrel{?}{>} 0 \]
Il \(\Delta\) è negativo e il coefficiente di \(d^2\) è positivo, quindi sì, è sempre positiva.
Passo induttivo: \(n \rightarrow n+1\)
Vogliamo dimostrare che, detto \(LHS(n) = \binom{n}{d}, RHS(n) = 2(d-1)(n-d-1)\), si ha
\[ \frac{LHS(n+1)}{LHS(n)} > \frac{RHS(n+1)}{RHS(n)} \ \ (*) \]
che moltiplicata per l'ipotesi induttiva \(LHS(n) > RHS(n)\) dà \(LHS(n+1) >RHS(n+1)\). Dimostriamo (*):
\[ \frac{ \binom{n+1}{d} }{\binom{n}{d} } = \frac{(n+1) \cdot \ldots \cdot (n+2-d)}{n \cdot \ldots \cdot (n+1-d)} = \frac{(n+1)}{n+1-d} \stackrel{?}{>} \frac{n-d}{n-d-1}= \frac{ 2(d-1)(n-d)}{2(d-1)(n-d-1) }\]
che si trasforma in:
\[ (n+1)(n-d-1) \stackrel{?}{>} (n-d)(n-d+1) \ \ \ \Leftrightarrow \ \ \ -dn -1 \stackrel{?}{>} (-2d+1)n -d(1-d) \ \ \ \Leftrightarrow \ \ \ n(d-1) \stackrel{?}{>}1+d(d-1)\]
D'altronde \(n(d-1) > (d+1)(d-1) = d(d-1) + (d-1) \ge d(d-1)+1 \), usando il fatto che \( 2 \le d < n-1\).
Con questo si conclude la dimostrazione.