Colorazione dei naturali e cicciotti monocromatici

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edriv
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Re: Colorazione dei naturali e cicciotti monocromatici

Messaggio da edriv »

sgiangrag ha scritto: la condizione che esiste un $ ~ d \in \mathbb{N} $ tale che vi siano le proprietà sopra elencate è sostituibile con la condizione che $ ~ a_k\le a_1+(k-1)d $.



Tutto giusto?
Quasi, se ad esempio prendi l'intervallo $ ~ a_1, a_1+(k-1)d $, e nell'insieme A ci metti $ ~ a_1,a_1+1,\ldots, a_1 + (k-2) $ e poi $ ~ a_1+(k-1)d $, hai k elementi che soddisfano la tua condizione, ma hanno un bucazzo enorme in mezzo, quindi la tua condizione non è equivalente.


Gente, la definizione di cicciotto l'ho messa all'inizio, a me sembrava chiara :?
albert_K
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Messaggio da albert_K »

Edriv ho trovato un teorema chiamato di Van Der Waerden, che, se non sbaglio (cosa a questo punto che non escludo:() ha ipotesi più debole e tesi più forte rispetto al problema dei cicciotti.

Sostiene che se $ $ \mathbb{N} = A \cup B $ allora almeno uno tra A e B contiene progressioni aritmetiche di lunghezza arbitraria.

Forse lo conoscevi già...
http://en.wikipedia.org/wiki/Van_der_Waerden's_theorem
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Leblanc
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Messaggio da Leblanc »

albert_K ha scritto: ha ipotesi più debole e tesi più forte rispetto al problema dei cicciotti.

Sostiene che se $ $ \mathbb{N} = A \cup B $ allora almeno uno tra A e B contiene progressioni aritmetiche di lunghezza arbitraria.
Beh, in realta' la tesi e' un po' diversa: Van der Waerden dice che uno dei sottoinsiemi di N contiene progressioni arbitrariamente lunghe, ma non ti garantisce nulla sulla ragione di queste progressioni aritmetiche... Nel problema di Edriv, da un lato, non e' necessario che siano progressioni vere e proprie (basta che le differenze siano minori o uguali di un certo valore), ma d'altra parte pone una limitazione ulteriore: la 'ragione' delle eventuali progressioni aritmetiche e' fissata a priori (Van der Waerden non ti garantisce che le progressioni aritmetiche che trovi abbiano una ragione piccola o sempre minore di un certo valore... potrebbe essere che la differenza di termini consecutivi sia grande in una progressione aritmetica). Invece il problema chiede che fissata a priori la distanza massima di due termini consecutivi (la ragione di una eventuale progressione aritmetica) esistano successioni monocromatiche arbitrariamente lunghe.
albert_K
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Messaggio da albert_K »

'azzo è vero... oh non ne ho azzeccata una con 'sto problema, :D peccato perchè mi piaceva molto, ma mi sa che non è alla mia portata :cry:

Se ho capito qual è la differenza tra Van Der Vaerden e Cicciotti...
Uno dice che $ $ \forall k : \exists d $, l'altro dice che $ $ \exists d : \forall k $
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edriv
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Messaggio da edriv »

Esatto, è proprio una questione di ordine dei quantificatori! (Ignorando però il fatto che Van der Waerden chiede progressioni aritmetiche vere e proprie, ma il mio no.)
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Leblanc
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Re: Colorazione dei naturali e cicciotti monocromatici

Messaggio da Leblanc »

Supponiamo per assurdo che N si possa partizionare in un numero finito di insiemi non cicciotti; il colore di ciascuno di questi sottoinsiemi sara' $ a_1,a_2, ..., a_n $. Per ogni numero d, definisco $ k(d) $ come la lunghezza della massima successione crescente di interi monocromatici tale che ciascuno dista meno di d dal successivo (dato che suppongo gli insiemi non cicciotti, questa funzione e' ben definita perche' per ogni d deve esistere $ k(d) $).
Per esempio, supponiamo che i numeri 3, 12, 13, 15, 17, 29 ... siano monocromatici e che non ci sono sequenze piu' lunghe di (12, 13, 15, 17) tali che due valori successivi distano meno di 3, indipendentemente dal colore scelto. Allora $ k(3)=17-12+1=6 $.
Definisco ora la funzione
$ f(d)=2d+k(d) $
Allora in qualunque successione di interi consecutivi lunga f(d) esiste una sottosuccessione di $ d $ interi consecutivi che non sono colorati con uno qualunque dei colori.
Considero ora $ f^2(d)=f(f(d)) $. Allora deve esistere per quanto detto sopra una successione di interi consecutivi lunga $ f(d) $ che non contiene il colore $ a_1 $; a sua volta poi, deve esistere una successione lunga $ d $ (sottoinsieme di quella precedente) che non contiene il colore $ a_2 $ (e ovviamente nemmeno il colore $ a_1 $, per il passaggio appena fatto).
Si vede facilmente quindi che, se consideriamo una successione di interi consecutivi lunga $ f^{n}(d) $ allora esiste una successione di interi consecutivi lunga $ f^{n-1}(d) $ che non contiene il colore $ a_1 $, una sottosuccessione lunga $ f^{n-2}(d) $ che non contiene i colori $ a_1 $ e $ a_2 $, ... una successione lunga $ d $ che non contiene nessuno dei colori $ a_1 $, $ a_2 $, ... $ a_n $. Basta quindi fissare d=2 per ottenere che esiste almeno una casella che non e' colorata con nessun colore, assurdo.

(mamma mia quanto odio scrivere le soluzioni di combinatoria... se non si capisce o qualcuno vuole vedere meglio come da dove arriva questa idea chieda e lo spiego piu' nei dettagli)
ma_go
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Messaggio da ma_go »

mumble.. io ho un'altro approccio!
visto che qualcuno (che tanto è più esperto di me in combinatoria, quindi questo discorso non ha senso) ha già postato la sua soluzione, io posto la mia.

intanto, diciamo che un insieme è di tipo z, o uno z-insieme, se è mingherlino, cioè non cicciotto.
dimostriamo prima che se $ A_1 $ e $ A_2 $ sono due z-insiemi, allora anche la loro unione è uno z-insieme.
da questo segue che gli z-insiemi sono "chiusi per unione finita".
perché vogliamo farlo? beh, sappiamo che $ \mathbb{N} $ è cicciotto, quindi non può essere unione di z-insiemi, quindi avremmo la tesi.

passiamo quindi alla dimostrazione: come si caratterizzano gli z-insiemi? un insieme è non-cicciotto se per ogni $ D $ intero positivo esiste un $ K(D) $ intero positivo tale che per ogni $ K $ elementi $ a_1<\dots<a_K $ dell'insieme esista un $ J $ tale che $ a_{J+1}-a_J>D $.
adesso, consideriamo i due z-insiemi $ A_1,A_2 $, con le relative funzioni $ K_1,K_2 $, e consideriamo la loro unione $ A $; vogliamo dimostrare che $ K(D)\le (K_1(2D)+1)(K_2(2D)+1) $ (tanto per esagerare, la stima è tutt'altro che ottimale, credo).
infatti, che facciamo? prendiamo $ M = (K_1(2D)+1)(K_2(2D)+1) $ elementi $ a_1,\dots,a_M $ elementi nell'unione: o ce ne sono $ K_i(2D) $ in $ A_i $ (per entrambi gli indici), e, restrigendoci a quelli, è facile dimostrare che c'è un intervallo di lunghezza almeno $ D $ "scoperto". (se volete chiarimenti su questo punto, chiedete pure).
oppure, ce ne sono davvero tanti in un insieme, e molto pochi nell'altro, che ci dice che ce ne sono almeno $ K_i(2D) $ di consecutivi che stanno in $ A_i $, per cui l'unione è uno z-insieme.

per inciso, una stima migliore dovrebbe essere $ \max\{K_1(2D)+K_2(2D), (K_1(D)-1)(K_2(D)-1)+1\} $, o qualcosa di molto simile...

se non torna, siete liberi di insultarmi :D
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edriv
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Messaggio da edriv »

Wow, addirittura due soluzioni completamente diverse!

La mia era più o meno la stessa di Maria: definendo "antismilzo" il complementare di un insieme mingherlino, non è difficile vedere (con le stesse stime che ha fatto lei un po' semplificate) che l'intersezione di due antismilzi è ancora un antismilzo, e ciò dimostra la tesi. Infatti così l'unione di due mingherlini è un mingherlino, e N non può essere unione finita di mingherlini.

Aggiungo un'altra cosa interessante: un altro approcio poteva essere quello di dimostrare che un insieme mingherlino ha densità 0, e così N non poteva essere unione finita di insiemi mingherlini.
Ma questo è falso: l'insieme di tutti i naturali che, in rappresentazione binaria, hanno almeno un 1 tra la $ ~ 2^k $-esima cifra e la $ ~ 2^{k+1} - 1 $-esima cifra, per ogni k tale che l'intervallo considerato ha almeno una cifra significativa, è mingherlino e ha una densità positiva.
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edriv
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Messaggio da edriv »

Per la cronaca, ho scoperto che "insieme cicciotto" si traduce in "piecewise syndetic set" e "insieme obeso" si traduce in "syndetic set".
Inoltre una insieme A di sottoinsiemi di N (o qualsiasi insieme) è detta "partition regular" se è tale che, quando un elemento X di A è colorato con finiti colori, un sottoinsieme monocromatico di X appartiene ad A.

Quindi il problema poteva essere enunciato in linguaggio "standard" dicendo che i "piecewise syndetic sets" di N sono "partition regular" :P
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