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Converta uma equação terminológica de látex em uma versão adequada para wolfram alpha

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Converta uma equação terminológica de látex em uma versão adequada para wolfram alpha

Fiz uma pergunta combinatória sobre troca de pilha matemática e recebi o seguinteResposta com sabor de LaTeX. Tentei converter essa equação em algo que possa ser entendido pelo volfrâmio alfa; no entanto, não parece funcionar. Alguma idéia de como editar a sintaxe da equação? Postei abaixo a sintaxe usada.

\[
n!+\sum_{i=1}^{n-1}(-1)^i\sum_{k=1}^i\binom{i-1}{i-k}\binom{n-i}{k}2^k(n-i)!
\]

Responder1

Índice:

  • resposta inicial usandoxintexpre fórmula do OP. A implementação é expansível...

  • segunda resposta usando a fórmula de recorrência dada emhttp://oeis.org/A002464. Esta segunda abordagem constrói de uma vez por todas uma matriz de valores da expressão dada. Ele usa pacotebnumexprpara cálculos de números inteiros grandes.

Você pode calcular isso usando TeX ou LaTeX.

Alguns detalhes um pouco dolorosos são detalhados nos comentários do código: o principal deles é que a função binomial(x,y) atualmente emite um erro se y>x, em vez de retornar silenciosamente zero.

\documentclass{article}

\usepackage{xintexpr}[2016/03/12]% 1.2f or more recent needed for binomial

\begin{document}

% unfortunately the default binomial(x,y) function raises an error
% if y>x. Hence define wrapper to intercept the case.
\xintdefiifunc bbinomial(x,y):=if(y>x,0,binomial(x,y));

% unfortunately we can not use \xintdefiifunc F(n):=....; syntax because the
% function variable "n" appears in the summation range. This is current
% limitation, documented in §10.10.3 of xint.pdf.

% Hence we use a macro interface, which will need braces: \myF{10}.

% We employ parentheses around #1 in case
% it is itself some math expression.

% we choose \xintiiexpr rather than \xinttheiiexpr, for efficiency
% if used in other expressions.

\newcommand\myF [1]{% n = #1
   \xintiiexpr (#1)!+
   add((-1)^i % probably faster: ifodd(i, -1, +1)
       *add(binomial(i-1,i-k)*bbinomial((#1)-i,k)*2^k, 
       k=1..i)*((#1)-i)!, 
   i=1..(#1)-1)\relax }

% unfortunately in xintiiexpr, currently 1..0 does not evaluate
% to empty range, but proceeds by negative steps, hence evaluate to
% 1, 0 which we don't want.

% 1..[1]..0 would create such an empty range.
% but further problem is that add(<expression>, i = <range>) syntax
% currently does not work with range being empty.

% Consequently the above expression requires n > 1.

% test
% \xinttheiiexpr seq(\myF{n}, n=2..10)\relax

\medskip
\begin{tabular}{c|r}
  $n$&$F(n)$\\
\hline
\xintFor* #1 in {\xintSeq{2}{20}}
\do
{$#1$&$\xintthe\myF{#1}$\\}
\end{tabular}

\end{document}

insira a descrição da imagem aqui

Abordagem mais realista que define de uma vez por todas as macros expandindo-se para os valores combinatórios. Com base na fórmula de recorrência.

\documentclass{article}

\usepackage{bnumexpr}

% http://oeis.org/A002464

% If n = 0 or 1 then a(n) = 1; if n = 2 or 3 then a(n) = 0; otherwise a(n) =
% (n+1)*a(n-1) - (n-2)*a(n-2) - (n-5)*a(n-3) + (n-3)*a(n-4)

% 1, 1, 0, 0, 2, 14, 90, 646, 5242, 47622, 479306, 5296790, 63779034

\begin{document}

\begingroup
\makeatletter

\@namedef{F<0>}{1}
\@namedef{F<1>}{1}
\@namedef{F<2>}{0}
\@namedef{F<3>}{0}

\count@=4

\loop
% no \@nameedef in latex
  \expandafter\edef\csname F<\the\count@>\endcsname
       {\thebnumexpr (\count@+1)*\@nameuse{F<\the\numexpr\count@-1>}
                    -(\count@-2)*\@nameuse{F<\the\numexpr\count@-2>}
                    -(\count@-5)*\@nameuse{F<\the\numexpr\count@-3>}
                    +(\count@-3)*\@nameuse{F<\the\numexpr\count@-4>}\relax}%
\ifnum\count@<30
\advance\count@\@ne
\repeat

\count@=0

\ttfamily

http://oeis.org/A002464

\loop
\the\count@: \@nameuse{F<\the\count@>}\endgraf
\ifnum\count@<30
\advance\count@\@ne
\repeat

\endgroup

\end{document}

insira a descrição da imagem aqui

Responder2

Aqui está uma abordagem de computação baseada em LuaLaTeX F(n)como uma função de n. Em relação à versão que você forneceu, a fórmula foi um pouco reformulada para (a) adicionar colchetes e colchetes para fornecer algum agrupamento visual e (b) algum texto explicativo para destacar o externo ("i") e o interno ("k") para rotações.

A tabela começa com n=2since F(1)=1trivialmente. (F(1) éa propósito, calculei corretamente.) Para a tabela, defini n_{\max}como 15; na verdade, o método de cálculo não produz estouro, desde que n<20.

insira a descrição da imagem aqui

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath} % for "\binom" macro
\usepackage{luacode} % for "luacode" env. and "\luaexec" macro
\begin{luacode}
-- First, define two helper functions: "factorial" and "mchoose"
function factorial ( n )
   local k
   if n==0 or n==1 then
      return 1
   else
      return n * factorial(n-1)
   end
end

-- 'mchoose' is patterned after the posting in http://stackoverflow.com/a/15302448. 
-- Thanks, @egreg, for pointing me to this posting!
function mchoose( n, k )
     if ( k == 0 or k == n ) then
        return 1
     else
        return ( n * mchoose(n - 1, k - 1)) / k 
     end
end

-- Second, set up the function "F"
function F ( n )
   local i, k, result, kterm
   result = factorial ( n ) 
   for i=1,n-1 do           -- outer loop is entered only if n>1
      kterm=0  -- (re)set "kterm" to 0
      for k=1,i do
         kterm = kterm + mchoose(i-1,i-k) * mchoose(n-i,k) * 2^k 
      end
      result = result + ((-1)^i) * factorial(n-i) * kterm
   end
   return result
end

\end{luacode}

\begin{document}
\[
F(n)=n!+\biggl\{\,
     \underbrace{ \sum_{i=1}^{n-1} (-1)^i (n-i)! \biggl[\,
         \underbrace{\sum_{k=1}^i \binom{i-1}{i-k} \binom{n-i}{k} 2^k}_%
         {\text{inner or $k$ loop}}\biggr]}_%
     {\text{outer or $i$ loop}}\biggr\}
\]

\bigskip
% print values of n and F(n) for n=2,...,15
\[
\begin{array}{@{}rr@{}}
\hline
n & F(n) \\
\hline
\luaexec{for n=2,15,1 do
           tex.sprint(n .. "&" .. math.floor(F(n)) .. "\\\\")
         end}
\hline
\end{array}
\]
\end{document}

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