combinatoire

Bonjour, je veux connaitre le nombre de possibilités qu'on a de mettre $n$ boules distincts dans $k$ boites ($k\leq n$). Je sais que le résultat est $n+k-1\choose k-1$. Le résultat que je trouve est ça, mais c'est mon raisonnement dont je ne suis pas sûr.
Pour moi, je dirais que c'est le nombre de permutations des éléments de l'ensemble:
$\{ \underbrace{B\cdots B}_{n\ fois} \underbrace{S\cdots S}_{k-1\ fois}\}$ où $B$ sont les boules et $S$ les séparations. Ainsi, on a $(n+k-1)!$ permutations possibles. Mais comme les permutations des ensembles $\{B\cdots B\}$ et $\{S\cdots S\}$ laissent invariant l'ensemble de départ, j'enlève le nombre de permutations du premier ensemble et du deuxième ensemble, i.e $n!$ et $(k-1)!$. J'arrive donc à $\frac{(n+k-1)!}{n!(k-1)!}={n+k-1\choose k-1}$. Mais je sens qu'il y a un truc qui ne va pas car par exemple, si je considère
$\{A\ A\ A\ B\ B\}$, donc une permutation possible serait $\{A\ B\ A\ A\ B\}$ et en permutant les deux $B$ j'aurais le même ensemble, je n'ai donc pas enlevé le doublons de cet ensemble. Quelqu'un aurait-il une idée ? Et surtout, pourquoi mon raisonnement (vraisemblablement faux) me permet d'arriver au bon résultat ?
Merci :-)

Réponses

  • Tout ton problème se ramène à compter les mots de $\ell$ lettres avec $n$ lettres $B$ et $n-\ell$ lettres $S$.
    Ca a un petit air de coefficient binomial, non ? Les positions où il y a un $B$ forment un sous-ensemble à $n$ éléments d'un ensemble à $\ell$ éléments.
    Tu peux formaliser ton raisonnement : tu fais agir le groupe des permutations des $\ell$ lettres du mot sur le mot formé de $n$ lettres $B$ au début et de $\ell-n$ lettres $S$ après. Le cardinal de l'orbite est égal au cardinal du groupe divisé par le cardinal du stabilisateur, et tu as bien identifié ce stabilisateur (avec quelques problèmes de rédaction, comme par exemple écrire "enlève" alors qu'il s'agit d'une division).
  • sergei écrivait:
    > Bonjour, je veux connaitre le nombre de
    > possibilités qu'on a de mettre $n$ boules
    > distincts dans $k$ boites ($k\leq n$). Je sais que
    > le résultat est $n+k-1\choose k-1$.

    Ben non, c'est tout simplement $k^n$
  • Ah je vois. En fait ton résultat $n+k-1\choose k-1$ correspond au nombre de façons de ranger n boules identiques dans k boites discernables.

    On trouve ce résultat en considérant un alignement de n+k-1 cases dans lesquelles on vient ranger n boules identiques et k-1 séparateurs.

    Les boules qui se retrouvent entre 2 séparateurs sont les boules qui sont rangées dans une même boite.

    Les boules étant identiques, il n'y a qu'une seule façon de les ranger une fois placés les délimiteurs. Et de combien de façons peut-on placer les k-1 séparateurs dans ces n+k-1 cases ?

    $C^{k-1}_{n+k-1}$


    On peut aussi arriver à ce résultat en dénombrant le nombre de parties à n éléments avec répétition dans un ensemble à k éléments. En effet un rangement avec par exemple 6 boules et 5 boites, peut être représenté par (b1, b1, b3, b5, b5, b5) pour 2 boules dans la boite 1, une boule dans la boite 3 et 3 boules dans la 5. C'est une combinaison de 6 éléments avec répétition dans un ensemble à 5 éléments (les boites b1 à b5).

    ce qui donne $\Gamma^n_k = C^n_{n+k-1} = C^{k-1}_{n+k-1}$
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