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cc5101 2026-10-02

Patricio Poblete · 9,172 words · 42 min read

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0:00Muy

0:17buenos días. Vamos a a comenzar esta

0:20clase.

0:32Okay. En la clase pasada introdujimos la

0:38estructura de datos que resulta al

0:41aplicar a los árboles de búsqueda

0:44binaria

0:46la eurística de mediana de tres.

0:55Esta es una turística de balance local

0:59que no garantiza que

1:02los árboles no puedan

1:05eh desbalancearse mucho, pero sí vamos a

1:08ver que hace que en promedio andén

1:10bastante mejor que un árbol de búsqueda

1:12binaria sin esta modificación. Ah

1:17que vimos fue que e

1:20en el borde del árbol, ¿no es cierto?

1:24Tenemos

1:27tenemos aquí nuestro estructura y acá en

1:31el borde donde antes solo teníamos hojas

1:35comunes y corrientes, ahora también

1:37vamos a tener hojas que tienen un dato

1:39en su interior y otras hojas que tienen

1:42dos datos en su interior. Ya vamos a

1:45decir que eh una hoja es de tipo J

1:49cuando tiene J datos en su interior.

1:52Entonces,

1:54la evolución

1:57de estas hojas en el borde eh son de que

2:01cuando yo tengo una hoja vacía

2:05y llega un dato, ese dato se almacena en

2:08su interior.

2:10Cuando yo tengo una hoja que tiene un

2:12dato en su interior y llega otro,

2:14eso se agrega

2:17y cuando llega el siguiente, con eso ya

2:20tengo un quórum de tres. Y con un quórum

2:22de tres yo puedo elegir a la raíz que va

2:24a ser la mediana de los tres. Entonces

2:28ahí la raíz

2:30eh ya quedan en su lugar definitivo, no

2:32la vamos a tocar nunca más. Y a cada

2:35lado quedan los otros dos elementos. A

2:38la izquierda el que es menor que la

2:40mediana y a la derecha el que es mayor

2:41que la mediana. Y con eso estamos de

2:43vuelta aquí. Ahí se cierra el ciclo, ¿no

2:46es cierto? Entonces, las hojas vacías

2:48son super transientes, existen al

2:50principio, luego se transforman en hojas

2:52de tipo uno y de ahí para adelante nunca

2:55más vemos hojas de tipo cero, ¿no? Así

2:58que de alguna manera nuestra solución va

3:00a tener que eh incorporar esa. Y lo otro

3:05que ocurre es que antes ya habíamos

3:08visto que la probabilidad de que una

3:10inserción caiga en una hoja vacía es 1

3:14parido por n + 1.

3:16Pero cuando las hojas ya no son vacías,

3:20cuando hay una hoja que tiene un dato en

3:21su interior,

3:23ya, ese esa hoja con un dato en su

3:27interior es una forma de visualizar lo

3:29que sería un pequeño arbolito que tiene

3:32una raíz y dos hojas a cada lado. Por lo

3:36tanto, la probabilidad de caer aquí es

3:37la suma de la probabilidad que en

3:39cualquiera de esas dos hojas

3:40tradicionales. Ah, o sea, esto va a ser

3:422 par por n + 1. Y de la misma manera,

3:46la probabilidad de caer en una hoja de

3:49tipo 2

3:51va a ser 3 parid por n + 1. ¿Ya? Y a

3:54partir de ahí escribimos ecuaciones que

3:58eran

4:01nos dicen cuál es la cuál es el número

4:03esperado,

4:05ya la el a sub n k de tipo jado

4:17de hojas

4:20de tipo J

4:23en el nivel K.

4:28en un árbol

4:33con n llaves,

4:36¿no? Entonces, aquí están los niveles.

4:39Este es el nivel cero, nivel uno, nivel

4:43dos y así sucesivamente.

4:46Entonces, a las hojas de tipo cero que

4:50existen después de una inserción son las

4:52mismas que habían antes a su n de tipo

4:55cero, menos las que se pierden. ¿Cuándo

4:58yo pierdo una hoja? Cuando cae una

5:00inserción justo en una hoja de tipo

5:01cero, en ese nivel, ¿no es cierto? Eh, y

5:04en ese caso yo pierdo una hoja y esto

5:07ocurre con probabilidad 1 parido por n +

5:081

5:10ponderado por el número de hojas de tipo

5:12cero que hay en ese nivel. Ya. Ahora,

5:15esto es eh esta es una ecuación super

5:17general.

5:18En la práctica solo se va a aplicar al

5:20nivel cero porque ahí es donde está la

5:23única hoja de tipo cero que hay al

5:24inicio y después nunca más aparecen.

5:26Pero esta la esta es la ecuación general

5:29que hay que escribirla así para que sea

5:31compatible con las otras ecuaciones que

5:34sí se aplican a todos los niveles.

5:37Entonces las hojas de tipo uno son las

5:40mismas que habían antes,

5:43¿ya? menos las que se pierden y más las

5:47que se ganan. Eh, cuando yo pierdo una

5:50hoja de tipo uno, cuando cae una

5:53inserción justo en una hoja de tipo uno

5:55y ahí pierdo una hoja y eso ocurre con

5:58probabilidad 2 parido por n + 1

6:00ponderado por el número esperado de

6:03hojas de tipo uno en ese nivel. ¿Cuándo

6:06yo gano hojas de tipo uno?

6:09Yo gano una hoja de tipo uno.

6:13En este caso, en realidad gano dos aquí.

6:16Cuando acabe una inserción en una hoja

6:19de tipo dos, yo gano dos hojas de tipo

6:22uno en el siguiente nivel, ¿cierto?

6:25Entonces eso va a ser

6:29eh yo gano dos hojas

6:32y la probabilidad que yo ocurra es 3 par

6:34por n + 1 porque esa es la probabilidad

6:36de caer en una hoja de tipo dos.

6:38ponderado por el número esperado de

6:40hojas de tipo todos

6:44que hay, pero en el nivel anterior,

6:47¿cierto?

6:48Porque las hojas que aparecen, si yo

6:50quiero saber cuántas hojas aparecen en

6:52el nivel K, esa hoja de tipo dos que fue

6:55donde cayó la inserción tiene que estar

6:58un nivel más arriba, que es nivel menos

7:00un y la otra y el otro caso en que yo

7:03gano hojas de tipo uno es cuando una

7:05hoja de tipo cero muta y se transforma

7:07en una hoja de tipo uno y ahí gano una,

7:10¿no es cierto? una con la probabilidad

7:131/o por n + 1

7:16y ponderado por el número de hojas de

7:18tipo cer0 que hay en ese nivel.

7:20Y las hojas de tipo dos.

7:25Hojas de tipo dos nuevamente son las

7:28mismas que había antes,

7:33menos las que se pierden, más las que se

7:34ganan. ¿Cuándo yo pierdo una hoja de

7:38tipo dos? Bueno, cuando cae la inserción

7:40justo en una hoja de tipo dos y ahí

7:42pierdo una.

7:43Entonces yo pierdo una hoja con

7:46probabilidad 3 par n + 1

7:50por a n coma k de tipo 2.

7:55Y cuando gano hojas de tipo dos, cuando

7:58la inserción cae en una hoja de tipo uno

8:03aquí y esa hoja muta y se transforma en

8:05una hoja de tipo dos. Ahí yo gano una

8:07hoja de tipo dos, ¿no es cierto? En el

8:08mismo nivel. Entonces en ese caso ya no

8:11hay k - 1, ¿no es cierto?

8:14Entonces, esto sería gano eh una hoja

8:19eh con probabilidad 2 par n + 1

8:24ponderado

8:26por el número esperado de hojas que hay

8:28en ese nivel que sean de tipo uno.

8:33Y aquí tengo mi sistema de de ecuaciones

8:37de recurrencia. Hm. Que necesito

8:41resolver. Okay. Eh,

8:46¿cómo las voy a Ah, bueno, y lo otro que

8:50hay antes de terminar esto es la

8:54condiciones iniciales. O sea, ¿qué pasa

8:56cuando n es igual a 0? ¿No es cierto?

8:58Cuando n = a 0, el número de hojas

9:04de tipo cero que hay en el nivel K,

9:07bueno, hay una hoja de tipo cero en el

9:09nivel cero

9:12y no hay más hojas de tipo cero en

9:14ninguna otra parte, por lo tanto, esto

9:16es e n = 0,

9:20la función indicatriz, ¿ya? Y las hojas

9:23de tipo uno

9:27que hay en cualquier nivel cuando hay

9:29cero llaves y las hojas de tipo dos que

9:33hay en cualquier nivel cuando hay cero

9:36llaves son cero.

9:39Porque al principio lo único que hay es

9:40una hoja tipo cero, nada más. Ya. Así

9:42que ahí tengo mis condiciones iniciales.

9:44Entonces, lo que voy a hacer es voy a

9:47introducir función generatriz en la

9:49variable K.

10:10en la variable K. Entonces, ¿cómo va a

10:12quedar eso? Eh,

10:16la

10:21aquí va a quedar un a sub n + 1 de tipo

10:240 de z. Acá a sub n de tipo 0 de z. Acá

10:29-1 parido por n + 1 * a sub n de tipo 0

10:33d z y así sucesivamente. La única parte

10:36donde ocurre algo eh distinto es aquí,

10:40porque aquí como hay k - 1 al meter

10:42función generatriz lo que va a quedar es

10:442z, ¿no es cierto? Aparece un z por un k

10:47- 1. Así es que aquí vamos a tener

10:50nuestras ecuaciones,

10:54¿ya? que van a ser entonces

10:58eh

11:01a sub n + 1 de tipo 0 de z.

11:08Ya va a ser a sub n de tipo 0 de z

11:15menos

11:181 * 1/ n + 1

11:22por a sub n de tipo 0 de z.

11:28A sub n + 1 tipo 1 de z

11:32va a ser a sub n de tipo 1 de z.

11:38[suspiro]

11:39Eh,

11:41y aquí menos lo que se pierde más lo que

11:43se gana, ¿no es cierto? Todos ellos

11:45están divididos por n + 1. Así es que eh

11:48pongamos el tiro del n + 1 afuera. 1

11:51paro por n + 1.

11:54Factor de, ¿ya? Entonces va a quedar eh

11:59-2.

12:01A ver, ¿en qué orden lo ponemos?

12:04Pongamos 0 1 2. Entonces no va a ser

12:07Vamos, ya vamos primero la de tipo cero.

12:10Eso va a ser eh

12:131 por a sub n de tipo 0 z.

12:18Ya, de tipo 1 va a ser -2

12:33y las de tipo dos van a ser más 6.

12:45Ahí.

12:47Ya. Y a sub n + 1 de tipo 2 de z

12:53va a ser a sub n de tipo 2 de z

12:57+ 1 por 1. A ver,

13:041/ por n + 1 factor de

13:09eh la de tipo uno va a ser dos

13:15a su n. de tipo 1 de z

13:19y -3

13:24a su n de tipo 2

13:27de z.

13:33Perfecto. Y ahora

13:36estas tres ecuaciones las vamos a

13:38escribir de manera vectorial.

13:42Definamos

13:49el vector

13:51eh a sub n

13:54vector de tipo z,

13:59que va a ser el a n de tipo 0 de z,

14:04a su n de tipo 1 de z,

14:07a su n de tipo 2 de z. Entonces ahí

14:11tengo un vector, ¿cierto?

14:14Y con eso yo puedo escribir entonces

14:17aquí

14:19todo esto a la izquierda es el vector

14:22que acabo de definir, pero para n + 1,

14:23¿no es cierto? Acá va a estar el mismo

14:25vector

14:26y acá va a haber eh

14:30estas combinaciones lineales de de las

14:32componentes del vector. Pero eso lo

14:34puedo escribir a través de un producto

14:36matricial, ¿no es cierto? Entonces va a

14:38quedar así.

14:41A la izquierda va a quedar el a sub n +

14:441

14:46z vector

14:49y a la derecha va a quedar el a sub n

14:52vector de zido

14:57por n + 1, ¿cierto? Y aquí va a haber

15:01una matriz

15:04que va a estar multiplicando al a sub n

15:06de z vector.

15:10Entonces, ¿qué va a haber en esta

15:14matriz?

15:16A ver,

15:20aquí. Ya. Entonces, en la primera línea

15:23lo único que hay es un -1 multiplicando

15:24a la a la componente cero del vector,

15:27¿no es cierto? Entonces, aquí va a haber

15:29-1 0.

15:32En la segunda línea va a haber eh 1 - 2

15:376.

15:40Ah, aquí cometí un error. Dije, se los

15:44dije antes y después se me olvidó y

15:46nadie me ha corregido. Nadie me ha

15:48corregido. Ya. ¿Qué es lo que faltó

15:52en hint? En la segunda ecuación faltó

15:55algo super importante.

16:04Recuerde, de hecho, en la casa pasada se

16:05me había olvidado.

16:07Ahí dice que -1, por lo tanto, al meter

16:09función ge va a aparecer un z, ¿no es

16:11cierto?

16:13Entonces no va a ser seis, por eso va a

16:14ser 6.

16:16Super importante.

16:21Pongámoslo en otro color rojo. Que se

16:24note que faltaba 6 Z. Ahí

16:32están de acuerdo. Sí.

16:35Ya. Entonces acá va a ser e

16:411 - 2 6z.

16:47Y en la última línea eh va a ser 0

16:532 - 3.

16:58Eso. Okay.

17:01Ya. Llamemos a esto la función HZ,

17:06digamos, ¿no?

17:11Entonces yo lo puedo escribir así. Lo

17:14puedo escribir como que a sub n + 1

17:18vector de z

17:21igual a la identidad

17:25+ 1/ por n + 1 * h dez

17:31y todo eso multiplicado por a sub n

17:34vector de z

17:37y ah y yo tengo la condición inicial

17:41sub n,

17:43perdón, no es a sub n, a sub0.

17:47A sub de z vector es.

17:58Esta es la ecuación que vamos a querer

18:01eh resolver para encontrar

18:06el número esperado de eh

18:12hojas de cada tipo por nivel. Okay,

18:17vamos bien. Hasta aquí se entiende todo

18:19lo que hemos hecho hasta ahora. Sí. ¿Den

18:21alguna señal de vida?

18:24¿Sí

18:25o no?

18:27Sí, sí.

18:29Okay, perfecto. Entonces, ahora tengo

18:31que ver. Ah, bueno, pero una última cosa

18:34antes de entrar a ver cómo resolvemos

18:36esta

18:37esta ecuación,

18:39ya eh

18:42lo que nosotros queremos, por ejemplo,

18:45es estudiar el costo esperado de

18:46búsqueda infructuosa. ¿Ya? Entonces,

18:50el costo esperado de búsqueda

18:51infructuosa, ¿cómo es una búsqueda

18:52infructuosa? Yo parto desde la raíz y

18:56bajo y bajo, bajo hasta que llegó una

18:57hoja y el número de niveles que que bajé

19:01es el costo, ¿no es cierto? Pero eso es

19:04cuando yo cuando esa hoja está vacía.

19:08Eso fue lo que hicimos antes al estudiar

19:09los ABB. Pero si ahora dentro de esa

19:11hoja hay un dato, mi búsqueda todavía no

19:14ha terminado, ¿no es cierto? Tengo si

19:15hay un dato, tengo que parar contra ese

19:17dato y como va a ser una búsqueda

19:19infructuosa tampoco va a ser ese y voy a

19:21bajar un nivel porque esta hoja con un

19:24dato en su interior representa es una

19:26forma de visualizar lo que sería un

19:27pequeño arbolito que tiene una una raíz

19:30y dos hojas colgando, ¿no es cierto? Ah,

19:32entonces al interior de la hoja hay ese

19:35pequeño arbolito y yo tengo que hacer

19:37una comparación extra. Entonces, cuando

19:39yo llego a esa hoja, todavía no

19:41terminado, tengo que hacer una

19:42comparación extra. Por lo tanto, voy a

19:43tener que multiplicar por Z. ¿Ya? ¿Y eso

19:46con qué probabilidad? E, bueno, en

19:48realidad más que por Z, por dos

19:52[resoplido] Z, porque yo puedo ir a la

19:53hoja izquierda o a la hoja derecha. Ya

19:56la hay dos casos en donde yo llego ahí y

20:01cuando es una hoja que tiene dos datos

20:02en su interior, al al número de niveles

20:06que yo he tenido que bajar hasta ahora,

20:08tengo que sumarle una comparación extra,

20:12¿ya?

20:13Eh, que si ese ese

20:17a lo que estoy hablando es se refiere a

20:20esto. A ver, eh esta hoja vacía,

20:24es una hoja vacía. Ya esta hoja con un

20:28dato en anterior, si yo la mirara con

20:30una lupa, lo que vería adentro es esto.

20:38Ya.

20:40Y y esta hoja con dos, si yo la mirara

20:44con una lupa,

20:46lo que vería sería algo así como esto.

20:57Entonces,

20:59cuando yo llego a una hoja de tipo cero,

21:00estoy listo. Cuando yo llego a una hoja

21:02de tipo uno, todavía tengo que seguir y

21:04terminar en esta hoja en esta hoja. O

21:05sea, tengo dos

21:08maneras de continuar y eh y eso le

21:11agrego un costo de uno. Entonces, yo voy

21:13a tener que multiplicar por 2 Z en este

21:16caso para sumarle uno en en dos casos. Y

21:20acá si llego hasta aquí de partida tengo

21:24que que multiplicar por Z cuando me voy

21:27al lado izquierdo, pero tengo que

21:29multiplicar por Z cuadrado cuando me voy

21:30al lado derecho y ahí tengo dos casos.

21:32Entonces sería z + 2z². Ese es un costo

21:35extra. ¿Ya? Eh, entonces la

21:40la probabilidad,

21:44la función

21:47de probabilidad

21:49del costo de búsqueda infructuosa, que

21:51es lo mismo que el costo de inserción

21:57de búsqueda infructuosa

22:04es,

22:06llamémoslo

22:11pz.

22:13¿Ya? Entonces, primero tengo que ver eh

22:16todas las maneras como yo puedo llegar a

22:18una hoja. ¿Okay? Entonces, yo llego a

22:21una hoja eh es posible que yo llegue a a

22:25una hoja de tipo cero,

22:30¿ya? Pero también es posible que yo

22:32llegue a una hoja

22:35de tipo

22:371 de Z. Y en ese caso tengo que

22:41multiplicar por 2 Z

22:45para sumarle uno en dos casos.

22:50Y si yo llego

22:55a una hoja

22:58de tipo dos,

23:01en ese caso tengo que sumar

23:05uno en un caso

23:10y dos en dos casos.

23:13Pues eso es 2 z cuad. Y con eso tengo ya

23:16cubierto la totalidad de las hojas que

23:18son n + 1. Entonces para ver el costo

23:21promedio, el costo en realidad el costo

23:23esperado

23:25tengo que dividir por n + 1.

23:30Profe,

23:30sí.

23:32¿Por qué es 2 z² y no solamente z cuado?

23:36Ahí no he entendido eso

23:37porque tengo dos hojas aquí, una aquí y

23:41otra acá.

23:43Entonces si yo yo puedo llegar aquí y

23:44puedo llegar acá, por eso es 2 por Z

23:47cuad.

23:49La misma que aquí fue dos porque yo

23:52podía llegar a la hoja izquierda o a la

23:53hoja derecha. Ese es el mismo motivo de

23:55S2. Ya.

23:57Ah, ya ya sé si entiendo.

24:00Entonces esto último también lo puedo

24:01escribir de manera matricial

24:04o vectorial, como quiera. Ah, o sea, P

24:06sub N de Z.

24:09Puedo decir que es 1 paro por n + 1

24:14por un vector fila c

24:18multiplica al vector columna a su n de z

24:23donde

24:27c de z

24:30vector 1 2 z

24:35+ 2 z² cuadrado.

24:39Ahí está. Ya ahí tengo mi problema

24:43completo. Okay.

24:47Eh,

24:49ahora

24:51hay que resolver esto, ¿no? Entonces,

24:54para resolver esta ecuación,

25:00esta ecuación no es difícil de resolver.

25:03Eh, solo que la forma de la solución no

25:06puede pillar desprevenido, pero que es

25:09que es fácil de resolver es fácil porque

25:11esta es una ecuación

25:14eh en que para pasar de nen + 1 se

25:18multiplica por algo. Entonces, es

25:20superfácil de desenrollar, ¿cierto?

25:23eh

25:26a sub n va a ser esto con n aquí por el

25:29a sub n - 1. Entonces n -1 va a ser esto

25:33mismo, pero ahora para n - 1 eh

25:36multiplicado para la sub n - 2 y así

25:38sucesivamente ah hasta llegar a la suber

25:41entonces va a ser una un producto de de

25:44estos términos. ¿Ya? Entonces eh lo que

25:49queremos ver es qué tipo de solución

25:50vamos a encontrar. Pero la forma de

25:53encontrar esas soluciones es superfácil.

25:54Desenrollando la ecuación nada más. No

25:56tiene mayor complicación.

25:59Pero como les digo, lo que nos puede

26:01complicar un poco es el tipo de de

26:03solución que vamos a encontrar.

26:04Entonces, para resolver esta ecuación

26:07como precalentamiento,

26:16ya vamos a resolver la versión escalar.

26:22No, la versión vectorial.

26:33Ya. Eh, ¿cuál sería la versión escalar?

26:36sería algo que me dice que a sub n + 1

26:41de zo,

26:44no identidad, sino que uno. Eh, y en vez

26:47de la función h pongamos un digamos un

26:49lambda, que es un escalar.

26:51Después van a entender por qué le estoy

26:53poniendo lambda

26:56por el aun de z, ¿no es cierto? Y y el a

26:59n vector, es una función escalar. y con

27:03a sub0 de z = 1. Ya, esa sería la la

27:08versión escalar de esta ecuación.

27:10Entonces, eh, ¿cómo se

27:13cómo se resuelve esto desenrollando?

27:16Entonces, escribo desenrollando.

27:24Ya, eh, voy a escribir la para su n

27:29que es e de z.

27:33que va a ser entonces 1 + lambda de z

27:38partido por n por a sub n - 1 de z. Ya,

27:45antes de seguir adelante

27:48me conviene esto escribirlo como poner

27:53el nominador

27:56común, por lo tanto, esto va a ser

27:58lambda de z + n, ¿cierto?

28:02en el numerador. ¿Ya?

28:06Okay. Entonces, ahora con eso voy a

28:09seguir desenrollando.

28:11Entonces, aquí me va a quedar lambda de

28:14z + n parido por n

28:18desenrollar una vez más va a ser lambda

28:21de z ahora más n - 1 parido por n - 1

28:27por a su n - 2, ¿cierto?

28:31Y si seguimos así,

28:34eh, va a ser lambda de z + n parido por

28:40n

28:42lambda de z + n - 1 partido por n - 1 ta

28:48ta ta t hasta cuál.

28:52Fíjense ustedes que

28:55este subíndice que hay aquí, el n - 2,

28:58uno menos que este otro o el de acá es

29:01uno más que, ¿no es cierto?

29:03Y aquí también es uno más ya que ese.

29:08Entonces, si yo sigo desenrollando,

29:09desarrollando hasta que llego a que en

29:11su índice de acá es cero, eso quiere

29:14decir que este de acá va a ser uno y

29:15este de acá también va a ser uno. O sea,

29:18de desenrollar y desenrollar vamos a

29:20terminar llegando hasta lambda de z + 1,

29:27perdón, ese último cerrado y uno,

29:32¿cierto? hasta ahí.

29:34Entonces, ahora si yo esto lo leo de

29:38derecha a izquierda, aquí va a ser

29:40lambda de z + 1, lambda de z + 2 hasta

29:42lambda de z + n. O sea, eso es un

29:50eso es un lambda de z

29:54+ 1

29:56a la n ascendente, ¿no es cierto?

30:01Y abajo es más fácil, pues 1 * 2 hasta

30:04por n hasta n es n factorial.

30:09Okay.

30:12Y si ustedes se acuerdan eh de los

30:16coeficientes binomiales simétricos, esto

30:18no es otra cosa que el coeficiente

30:20binomial simétrico lambda de z

30:25coma n.

30:27Coeficiente de binomio simétrico.

30:30Escribámoslo ahí.

30:39Así que la solución,

30:41ah, perdón, se me olvidó una cosa, por a

30:43sub

30:46z ahí, ¿no? C es el último el

30:48desarrollar, pero sub de z es un por eso

30:52es que acá no aparece. Pongamos ahí para

30:56que nadie se pierda leer esto. Esto es

30:59un ya.

31:04Así que la solución es s simple. La

31:06solución de esta ecuación es un

31:08coeficiente binomial simétrico.

31:11Ahora volvamos al caso vectorial.

31:16Ah, todavía no. Estoy mirando mi apunte.

31:18Hay un par de cosas más que que queremos

31:21que que que es útil ver antes de ver el

31:23caso vectorial. Pero adelantándome a mí

31:26mismo, el caso vectorial, la solución

31:30eh, bueno, ¿cuál va a ser la diferencia?

31:32No es cierto aquí va a haber una

31:34identidad, acá en vez de una escalar

31:37lambda de z va a haber una función h

31:39dez.

31:41Eh, pero el resto es lo mismo. Por lo

31:44tanto, la solución va a ser de ese tipo,

31:47pero donde en vez de decir h de z,

31:49lambda de z va a decir h dez.

31:52O sea, va a ser un coeficiente binomial

31:56simétrico

31:58donde uno de los dos argumentos es una

32:00matriz. Ah, eso no lo habíamos visto

32:02hasta ahora.

32:04Eh, porque partimos con coeficientes

32:06binomiales simétricos en que los dos eh

32:09argumentos eran enteros, ¿cierto? Un i

32:13com j. Eh, después vimos que eso se

32:16podía generalizar y que uno de los dos

32:17podía no ser entero, lambda de z en este

32:19caso. Pero ahora lo vamos a generalizar

32:21y vamos a ver que uno de los dos

32:22argumentos puede ser una matriz. Ah, los

32:25voy a dejar que ustedes mediten un poco

32:27sobre qué puede significar eso mientras

32:29seguimos avanzando, pero vamos a llegar

32:32a ese punto. Ah.

32:35Muy bien. Eh, y ya, ¿qué era lo que se

32:38me estaba quedando en el tintero? Eh,

32:42es que e el cálculo de momento

32:48eh para poder calcular la media, la

32:51varianza, ¿no es cierto?

32:53El cálculo

33:03requiere

33:07calcular derivadas

33:12de x n.

33:18Eso requerimos eso porque después por la

33:20regla de la cadena yo tomo la derivada

33:21del otro, pero tengo que partir

33:23derivando esto, ¿no es cierto? Entonces,

33:26¿qué es eh qué es xa n?

33:31Ya, bueno, eso significa de a de x de x,

33:36¿no es cierto?

33:38y eso es de adx

33:42de x + 1 a la n ascendente

33:46partido por n factorial

33:49y eso es 1 parido por n factorial

33:52de de x de la pitatoria

33:57ya para 1 menor o igual que j menor o

33:59igual que n de x + j.

34:03Entonces, llegamos finalmente. Ah,

34:05bueno, y la derivada de eso.

34:09Ah, bueno, está puesta ahí la derivada

34:10de eso. Eh, entonces llegamos a la

34:12derivada de un producto, ¿ya? Eh, ¿cómo

34:15se dería un producto? Si si el producto

34:17fuera f* g, sería f prima gg, ¿no es

34:23cierto? Pero cuanto el producto no es eh

34:28con un número fijo de términos sino que

34:31o de factores en realidad. eh sino que

34:33es F1 * F2 hasta por Fn, ¿no es cierto?

34:37Que vendría a ser esa sería la forma de

34:39esto. ¿Cuál es el el producto de una

34:42pitatoria de de un largo variable? Ya,

34:46eso es difícil de escribir porque lo que

34:49hay que hacer es que en cada una suma de

34:52términos, ¿no es cierto?, donde cada uno

34:54de los términos tiene exactamente una de

34:56las funciones derivadas y todas las

34:57demás en su forma eh original, ¿ya? Y

35:01eso, como les digo, es difícil de

35:04escribir en forma cerrada. Ah. Eh, pero

35:10pero tenemos un pequeño truco para para

35:12eso. Ah, tenemos que ver qué pasa con la

35:15derivada de un producto.

35:27La derivada de un producto. Si yo tengo

35:30fg al cual quiero derivar, ustedes saben

35:32que eso es f prima gg.

35:36Ya. Y como les decía, el problema que

35:38eso tiene es que es difícil de

35:39generalizar cuando en vez de ser el

35:41producto dos factores es el producto de

35:44n factores. ¿Ya? Eh, pero eh el truco

35:48que me salva es el siguiente. Eh, en

35:51cada uno de estos términos yo puedo eh

35:55multiplicar por el factor que falta. Por

35:57ejemplo, el primero, como no aparece la

36:00función f, sino que derivada, yo puedo

36:03multiplicar por f y dividir por f. En el

36:07segundo, yo puedo multiplicar por g y

36:08dividir por g. ¿Y qué es lo que gano?

36:11Que al hacer eso, yo completo el

36:14producto total y lo puedo después

36:16factorizar hacia fuera. O sea, esto lo

36:18puedo escribir así. FG

36:21por F prima parido por F más G prima

36:25parido por G.

36:29Es lo mismo, ¿no es cierto? Chequeen

36:31mentalmente ahí que

36:34esa identidad está correcta, ¿no es

36:36cierto? Pero la gracia entonces que

36:38entonces el FG yo lo puedo sacar para

36:39fuera completamente y lo que queda

36:42adentro es una sumatoria fácil de

36:44escribir. Ah, en el caso general,

36:53si yo tengo una pitatoria de funciones

36:56F, ¿ya? y quiero derivarla.

37:01Eso es la misma pitatoria de funciones

37:04fi multiplicado por una sumatoria

37:08de las funciones fi prima partido por

37:10fi.

37:14Y eso eso sí lo puedo escribir y

37:16trabajar con e con con esto sin

37:18problema. ¿Ya? Entonces, en nuestro

37:22caso,

37:27ya el dx

37:31de la pitatoria de x + j

37:36para 1 menor o igual que j menor o igual

37:38que n, que es nuestro coeficiente

37:40binomial simétrico, ¿no es cierto?

37:43E por lo menos el numerador,

37:45¿ya?

37:46Eh,

37:48la derivada de eso va a ser la el mismo

37:52producto producto de x + j

37:56menor o igual que j menor o igual que n,

37:59¿no es cierto? Ese x para afuera por

38:01esta sumatoria

38:04para 1 menor o igual que j menor igual

38:06que n. Y en esa sumatoria,

38:09en cada término, yo voy a poner en el

38:12numerador la derivada.

38:16de esto y en el denominador

38:20esto mismo. Entonces, ¿cuánto es la

38:22derivada de x + j? Es 1. Y y eso dividió

38:26por x + j. Que va a quedar así. 1

38:32dividido por

38:34x + j.

38:46Eh, por lo tanto,

38:49eso implica que el

38:53x coma

38:57n derivado, yendo ahora al coeficienteal

39:02simétrico, lo que le falta al anterior

39:04es dividir por n factorial, ¿ya?

39:08Entonces va a ser

39:10eh la pitatoria

39:14de x + j

39:17para 1 menor o igual que j menor igual

39:19que n y todo eso divido por n factorial,

39:22¿cierto? por esta sumatoria

39:34y esto entonces xa n

39:43este que este paréntesis que acabo de

39:45poner aquí no es otra cosa que x n

39:50y lo que hay acá es una diferencia de

39:52armónicos, porque esto llega para el

39:56caso j = n, llega hasta eh 1/ x + n

40:04y hay que restarle todos los que estaban

40:05antes de comenzar con el x + 1, o sea,

40:09va a ser h

40:13de x + n

40:16men h

40:19de X.

40:23Aquí tengo mi

40:32Ahora,

40:34eh en el caso de los ABBs

40:45teníamos

40:47teníamos

40:50una ecuación escalar

40:58con lambda de z = 2 z - 1. Ese era

41:02nuestro

41:03factor.

41:06Por lo tanto,

41:09eh

41:11el

41:14eso implica que el peso n de z

41:17era 1/ido por n + 1

41:21por

41:232z - 1 n solución.

41:27Ya es este de aquí. El 2Z - 1 es el el

41:31lambda de z y por lo tanto el mu n que

41:36sería el average de p z,

41:42¿cómo se consigue? Se consigue derivando

41:45este coeficiente binomial simétrico,

41:48¿ya? Eh, y ¿cómo sería la derivada? Las

41:53la derivada sería eh de la forma que

41:57tenemos ahí dentro de ese rectángulo,

41:59¿no es cierto? Pero el x sería 2z - 1.

42:03Entonces sería eh 1/ por n + 1

42:09eh 2z - 1

42:12coma n

42:15por

42:17eh hz

42:22- 1

42:25+ n

42:27- h2z - 1.

42:33y estaríamos listos, salvo que por la

42:36regla de la cadena ahora tenemos que

42:39multiplicar por la derivada de 2 z - 1

42:43respecto de z y esa derivada es 2.

42:46Entonces hay un factor dos que aparece

42:49aquí.

42:51Ese factor dos es por la regla de la

42:53cadena.

42:54Lo voy a conectar aquí para que también

42:56quede constancia. ¿De dónde aparece este

43:00factor dos?

43:02Por la regla de la cadena

43:13ya ese dos de ahí.

43:21Eh. Ah, y falta una cosa. Ojalá que me

43:24quepa todo esto en el espacio que tengo

43:27aquí. Ah, esto lo puedo chequear un

43:29poquito. Sí, ya.

43:33Todo esto

43:35evaluado en Z = 1, eso faltaba ahí.

43:41Claro, todo eso hay que evaluarlo en z =

43:431

43:47y por lo tanto al evaluarlo en z = 1,

43:49¿qué es lo que me queda? Me queda 1/ por

43:51n + 1.

43:53[suspiro]

43:542z- 1 z = 1 es 2- 1, o sea, 1 n.

44:03Y acá sería h de n + 1

44:07menos h de 1

44:12y todo eso por dos.

44:16Ahora

44:221, n otra cosa que n + 1,

44:28por lo tanto se cancela. con eso

44:32ya.

44:33Y esto finalmente implica

44:38que eh mub

44:42es 2

44:46hn + 1 - 1 porque h1 es 1.

44:53Ya.

44:55Para los árboles de búsqueda binaria

44:59sin medianidad tres los árboles de

45:00búsqueda binaria común y corriente. Y

45:02con eso completamos

45:05el precalentamiento.

45:13Ya.

45:23Okay. Seguimos bien hasta aquí. Sí.

45:27Ya. E entonces volvamos a nuestro

45:31problema.

45:47Que es resolver una ecuación de la forma

45:50a su n + 1

45:53vector de z.

45:57igual i + 1/ n + 1 por h dez

46:06por a su n

46:09vector de z.

46:16Entonces, eh desenrollando

46:24ya

46:26pueda pasar lo mismo que acá, lo mismo

46:27que pasaba con lambda de z aquí.

46:35Si

46:39si aquí en vez de tener lambda de Z

46:42tengo una matriz H de Z, todo esto de ir

46:45desenrollando, desenrollando,

46:46desenrollando va a ser lo mismo. Ya. Y

46:48yo voy a llegar finalmente a esto. Ah,

46:51pero hay una diferencia que esto es una

46:52identidad. Aquí donde dice uno es una

46:54identidad, ¿no es cierto?

46:56Entonces, ah, y al ponerlo aquí, al

46:59hacer esto, ya no va a ser H de Z + N,

47:02no de sentido sumar una matriz con un

47:03escalar. Lo que pasa es que al tomar eh

47:06poner un denominador con un n, esta

47:08identidad que hay aquí va a quedar

47:09multiplicada por n, o sea, va a ser n

47:11veces la identidad, ¿ya? Y y todo esto

47:15donde parece n -1, qué sé yo, va a ser

47:17la n -1 veces la identidad. Una vez la

47:21identidad acá, ¿ya? Eh, entonces eh

47:26esto va a ser HDZ más identidad. H

47:31Entonces, eh hagámoslo rápidamente para

47:34que se esa es la diferencia.

47:40Ya. Entonces, eh esto va a quedar así

47:46a su n

47:48eh

47:52de

47:56Bueno, escribamos la sub n de z. Ya va a

48:00quedar identidad

48:02+ 1/ por n + 1 h dez.

48:06No, no, no, no, no, no, no.

48:131 partido por NHZ porque estoy corriendo

48:15en uno.

48:21Ya,

48:22pero esto me va a convenir ponerlo como

48:27denominador común N. Y aquí va a quedar

48:30eh HZ

48:33más n veces la identidad.

48:38Ya. Entonces, al ir desenrollando

48:42va a quedar HDZ

48:45más n veces la identidad partido por N.

48:49Se va a ser uno

48:51HDZ

48:54+ n - 1 veces la identidad divido por n

48:58- 1

49:00ta t

49:02hasta llegar finalmente a HZ

49:07más la identidad. Una vez la identidad

49:09partio por 1

49:12por el a sub0 de Z.

49:16Ya. Entonces, e

49:20lo que va a quedar en el en el numerador

49:23lo voy a escribir de lo voy a pasar en

49:27limpio como que fuera de derecha a

49:29izquierda, ah, comenzando por el de más

49:31a la derecha y y moviéndote más a la

49:32izquierda. Entonces va a quedar HD de Z

49:37más la identidad

49:41HDZ

49:43más dos veces la identidad

49:46hasta HDZ

49:50más n veces la identidad

49:54dividido por n factorial

49:57por el a0 de Z.

50:01Ya. Entonces, el numerador

50:10es un polinomio

50:17en la matriz Z,

50:19HD Z.

50:24Ya. Pregunta es, ¿qué significa un

50:26polinomio de una matriz?

50:36Ya, si

50:39f(x) es un polinomio

50:47e entonces f(x) va a ser de la forma

50:51sumatoria sobre i de f i por x a la i,

50:56¿no es cierto? hacer la forma del

50:57polinomio.

50:59Si es una matriz,

51:06ya eh

51:12se define su potencia.

51:18Una matriz cuadrada tiene que ser,

51:23que es el caso, su potencia.

51:28A a la i se define

51:33como

51:36a a la 0 es la identidad

51:40y a a la i va a ser

51:44a la i - 1 multiplicado por a, ¿cierto?

51:49Esa es la definición de una potencia,

51:51pero a a la cer es una identidad. Ah.

51:55Eh, y por eso si cuando aparece x a la 0

52:01en un polinomio, yo digo eso es uno,

52:03pero cuando es un polinomio de una

52:04matriz y aparece a a la cer eh yo digo,

52:08eso es una identidad. Por eso ahí por

52:11eso aparece la identidad ahí. Entonces,

52:13eh y y

52:17entonces eh

52:22f de a ahora ya no f de x va a ser la

52:26sumatoria sobre i de f i multiplicado

52:30por a a la i. Y así es como se define un

52:32polinomio de una de una matriz. ¿Ya?

52:36Eh, bueno, y este polinomio que tenemos

52:39en el numerador aquí,

52:43ya no hay ningún problema, por lo tanto,

52:45de que esté bien definido cuando H de Z

52:47es una matriz y al dividirlo por n

52:50factorial, lo que queda es exactamente

52:53el coeficiente binomial simétrico de

52:55HDZ, com N. Ya, así es que eh

53:02y eso ahí, perdón,

53:04y ahí llegamos a lo que les había

53:06adelantado antes, que e que la solución

53:11va a ser que el a n de zficiente

53:17binomial simétrico H de Z, com N

53:22eh por A0 de Z.

53:27Ya.

53:29Y

53:34P sub NZ Z,

53:38¿no es cierto? Nosotros habíamos visto

53:39ya que el P sub N

53:44iba a ser

53:49acá 1/ido por n + 1 eh c de z vector por

53:54a sub n de z, ¿no es cierto? Pero ahora

53:56tengo una fórmula para la sub, así que

53:58la sustituyo

54:00y me va a quedar que

54:06pudido

54:08por n + 1 por el a, pero el azu n el que

54:11está allí arriba, o sea, coeficiente

54:14binomial simétrico h dez n.

54:19Ah, perdón, antes de eso,

54:25por todo eso. Bien porrado, ya. Eh, sí,

54:29pues se me está quedando en el tintero

54:30el

54:33Estamos.

54:35Ay, quézaba. Aquí se me está quedando en

54:39el tintero el C el Perdón, no era la

54:42idea aquí.

54:45Eh, se me estaba quedando en el tintero

54:47el vector fila C de Z. Ya, así que

54:52vamos.

54:58Entonces va a ser

55:011 par por n + 1 por el vector fila C de

55:05Z por el A N de Z, que sabemos ahora que

55:08tiene esta forma. Coeficiente simétrico

55:12H de Z n

55:15por a sub0 de Z.

55:21Ya.

55:24Eh, perfecto.

55:27Tenemos la solución

55:32ya, pero todavía no no hemos llegado a

55:35puerto

55:36porque eh

55:40una cosa es saber que yo tengo ese

55:42polinomio HZN y otra es poder ser capaz

55:46de calcularlo. Y no solo eso, sino que

55:48también su derivada, ¿no es cierto? Así

55:51es que e la pregunta es, ¿cómo calcular

56:03cómo calcular

56:05HZ

56:06com N?

56:09Ya,

56:12más en general.

56:19¿Cómo calcular

56:25F de A,

56:29donde F es un polinomio

56:37y a una matriz cuadrada.

56:54¿Qué opinan ustedes?

56:58Yo les doy a ustedes una matriz. De

57:00hecho, la matriz ya la vieron, ¿no es

57:01cierto? es una matriz de 3* 3

57:04y quiero calcular el coeficiente

57:07coeficienteal simétrico de esa matriz,

57:09coma n.

57:12Eh,

57:13ese eso yo lo puedo calcular con e,

57:18o sea, o sea, el coeficiente número

57:20simétrico lo puedo expresar como un

57:22factorial ascendente, ¿no es cierto? Y

57:24un factorial ascendente es una pitatoria

57:26y por lo tanto eso es un polinomio, ¿ya?

57:29No se daba un polinomio. ¿Cómo voy a

57:31calcular el polinomio de una matriz?

57:32¿Qué sugerirían ustedes

57:38en general? Porque decirme, si yo tengo

57:40una matriz y me dicen, "Calcule usted,

57:42qué sé yo, el polinomio

57:44para una matriz a 3a² + 2a menos la

57:49identidad, no tengo ningún problema en

57:51calcularlo.

57:53Pero cuando me dicen que es un polinomio

57:54de grado n,

57:57ya, donde el n pues cualquier cosa,

58:02eh, ¿cómo calculo eso? Ah

58:07eh, simbólicamente, ah porque una vez si

58:10a mí me fija en el n, no tengo ningún

58:11problema en calcularlo, pero cuando el n

58:14fijo, ¿qué qué se les ocurre

58:25una aproximación o quizás como una cota

58:29superior?

58:30Ah,

58:33podría ser, pero en este caso no me

58:34sirve mucho porque mi patriz es es

58:38simbólica, tiene Z. Ah, tiene una

58:40variable Z. Por lo tanto, ahí no puedo

58:43yo acotar. No, no es como que estoy

58:45haciendo una aproximación numérica

58:47porque necesito el resultado simbólico

58:50exacto

58:52porque después voy a ir a derivar y

58:53poner 7 = 1 o derivar dos veces y poner

58:567 = 1 para calcular la varianza, ¿no?

58:59Entonces, no me sirve tener una

59:01aproximación del polinomio. Yo necesito

59:03el polinomio exacto para poder

59:04derivarlo.

59:12Hay una parte de la materia de álgebra

59:14lineal que a veces eh

59:18no se

59:19no no se alcanza mucho a pasar en plan

59:22común o a veces a esa altura los

59:24estudiantes ya están

59:27en otra porque calcularon que estaban

59:29exhibidos, entonces no tienen para qué

59:30ponerle mucha atención a la materia

59:31final del curso.

59:34Pero es super útil

59:37y ustedes seguramente se van a acordar

59:40cuando yo les diga. Lo que vamos a usar

59:43es diagonalización.

59:46Vamos a diagonalizar la matriz HDZ. ¿Se

59:49les suena conocido?

59:55¿Sí o no?

59:58A mí solamente me suena conocido de

59:59máquinas de touring, pero no con

1:00:01números. Ah, no es que ellas alcance

1:00:03nombre. Es cierto que se usa

1:00:07es cierto que se usa diagonalización en

1:00:09en la demostración de

1:00:12de demostración de indecidibilidad,

1:00:15pero esa ese uso del término

1:00:17diagonalización

1:00:18viene de otro lado, viene de la forma

1:00:21como se demuestra que los reales no son

1:00:23enumerables. ¿Se acuerdan? Si yo tengo

1:00:26si yo supongo que los números reales son

1:00:27enumerables, entonces yo los puedo poner

1:00:29en una lista. Ya. Y luego yo recorro esa

1:00:32lista

1:00:34y para el primer número le cambio el

1:00:37primer decimal, al segundo le cambio el

1:00:40segundo decimal, al tercero le cambio el

1:00:42tercer decimal y así voy recorriendo la

1:00:44lista. Por eso se llama diagonalización,

1:00:46porque yo voy por la diagonal. Ah, y el

1:00:49resultado es que yo estoy construyendo

1:00:52un número que no está en la lista, ¿no

1:00:55es cierto? Porque como siempre yo fui y

1:00:58y le cambié un dígito a a cada uno de

1:01:00los números que me fui encontrando y el

1:01:02el número resultante de todos esos

1:01:04dígitos que yo cambié es un número real,

1:01:07pero por construcción no está en la

1:01:09lista, por lo tanto, contradicción, los

1:01:13reales no son enumerables. Ese es un

1:01:14argumento de diagonalización, ¿okay? Y

1:01:17eso mismo después se aplica en la

1:01:19demostración para máquinas de tuning.

1:01:20Pero esto es otro tipo de

1:01:21diagonalización. Es una manera de

1:01:24transformar la matriz en una matriz

1:01:25diagonal.

1:01:27¿Le suena eso,

1:01:29Pablo? ¿Te suena a ti?

1:01:36A Camil le suena poco, ¿no?

1:01:38Ya es que quiero para con qué nivel de

1:01:41detalle hay que ver esto. Ah. Eh,

1:01:44¿lesenan los términos valores y vectores

1:01:46propios?

1:01:51tampoco, no mucho. Ya, entonces vamos

1:01:54desde el principio.

1:01:56Ya. Eh,

1:02:00vamos a usar diagonalización.

1:02:13Entonces, la idea es la siguiente.

1:02:17Eh, para una matriz A

1:02:25e cuadrada.

1:02:29E entonces, mejor pongamos que es

1:02:31cuadrada.

1:02:38Su ecuación característica

1:02:49es

1:02:51determinante

1:02:53de

1:02:59A menos lambda i

1:03:02igual 0.

1:03:11Ya, eso

1:03:15es lo que se llama la ecuación

1:03:17característica.

1:03:20Eh,

1:03:22a ver, a mí me va a convenir escribirlo

1:03:23al revés. Da lo mismo porque es igual a

1:03:25cero, ¿no es cierto? Pero me va a

1:03:26convenir escribirlo al revés.

1:03:32escribir

1:03:34que el determinante de lambda y - a es

1:03:39ig a 0.

1:03:42Ya las raíces

1:03:46esto es una

1:03:49esto es una ecuación la función de la

1:03:52izquierda es polinomial

1:03:55y

1:03:58por lo tanto tiene raíces que pueden ser

1:04:00reales o complejas.

1:04:02Entonces, las raíces

1:04:10esta ecuación,

1:04:13las soluciones para lambda

1:04:15se llaman

1:04:20los valores propios

1:04:27de A,

1:04:29¿ya?

1:04:31Y

1:04:33eh

1:04:36por ejemplo

1:04:40nuestro caso la matriz HDZ

1:04:45dijimos que era

1:04:50-1

1:04:55- 2 6z

1:04:590 2 - TR.

1:05:03Ya, esa es la matriz.

1:05:06El determinante, la la ecuación

1:05:08característica sería determinante de

1:05:11lambda i - a.

1:05:13Entonces sería el determinante

1:05:18o estoy usando como cuadrado.

1:05:23Sería lambda + 1

1:05:2700.

1:05:29Ya sería -1 lambda + 2

1:05:34- 6z. Pues estoy poniendo - a, o sea, -

1:05:37h de z. Eh, 0 - 2 lambda + 3

1:05:46sería el determinante de esa matriz

1:05:48igual 0.

1:05:50Ya.

1:05:52Y

1:05:54ustedes vieron determinantes, ¿sí? ¿Sí o

1:05:56no? ¿Se acuerdan como calcular

1:05:59determinante o nunca subieron?

1:06:02Era como sumar y restar intercalado y

1:06:08multiplicandoado. Es como bien rara la

1:06:10fórmula. CL uno expande por la uno va

1:06:13recorriendo, por ejemplo, la primera

1:06:14fila y expandiendo. Ya. Entonces va a

1:06:16ser cuánto

1:06:17va a ser Vamos para la primera fila, va

1:06:19a ser lda lambda + 1,

1:06:23¿ya? Por el determinante de esta

1:06:27submatriz que queda aquí.

1:06:30Ya. Por el determinante,

1:06:33¿se acuerdan usted que el determinante

1:06:35también se escribe con

1:06:37así con con barras verticales en vez de

1:06:39paréntesis, ¿no es cierto? Entonces

1:06:41sería el determinante de lambda + 2 - 6z

1:06:46eh -2 y lambda + 3.

1:06:51Eso es un determinante, ¿ya? Y después

1:06:53sigo recorriendo por la misma fila y va

1:06:56a ser cerminante

1:06:58de aquí, pero es cer y sería menos

1:07:01porque van alternando los signos más

1:07:04cerminante de acá, pero es certo no más.

1:07:08Ya, así que queda

1:07:12queda lambda + 1

1:07:15ya por el determinante de esa pequeña

1:07:17matriz y ese determinante es este por

1:07:21este menos este por este, ¿ya? lambda -

1:07:252 * - 3 - -2 * -6, o sea,

1:07:36lambda + 2*

1:07:38lambda + 3

1:07:42- -2* -6, o sea, -1z.

1:07:50Ya. Y esto ahí, todo eso igual a cer.

1:07:56Ya.

1:07:58Y esto va a quedar como lambda + 1.

1:08:02¿Ya? ¿Cuánto es lambda + 2* lambda + 3?

1:08:04el lambda²ad

1:08:07eh

1:08:09+ 2 l + 3 l sería + 5 lambda

1:08:17más 6 - 12z.

1:08:25Ya. Y ahora viendo cuáles son las

1:08:27raíces,

1:08:29eso implica que hay una raíz lambda

1:08:32igual -1, ¿no es cierto?

1:08:35Ya

1:08:36que porque

1:08:39si todo esto igual a cer quiere decir

1:08:41que el primer factor es igual a 0 o el

1:08:43segundo igual a 0. Con el primero igual

1:08:44a 0 l + 1 = 0 me da que lambda es -1. Y

1:08:48para el segundo tengo que encontrar las

1:08:49raíces de esta de esta ecuación de

1:08:52segundo grado. Ya. Así es que va a ser

1:08:56lambda igual a - b que es -5

1:09:00más men raí de b² que sería 25.

1:09:06- 4ac.

1:09:09C es 6 - 2 es z.

1:09:11Entonces sería -24

1:09:15+ 12

1:09:16+ 48 zodo

1:09:23partido por 2a, que es 2.

1:09:27Así es que eh

1:09:31y esto es igual a -5

1:09:35+ -√ 1 + 48z,

1:09:39¿cierto? porque es 25

1:09:42partido por 2. Entonces ahí tengo mis

1:09:44tres raíces. Ya, estos son los valores

1:09:47propios de la matriz H de Z.

1:09:51Okay. Eh,

1:09:55es interesante. Eh, por lo tanto, estas

1:09:58lambdas son lambdas de Z, son funciones

1:10:01de Z.

1:10:03E es interesante

1:10:06eh ver qué pasa en Z = 1.

1:10:10¿Por qué? Porque de dónde salió la

1:10:12matriz HZ. La matriz HZ salió al pasar

1:10:18de a sub n a sub n + 1, ¿no es cierto?

1:10:22Entonces, los a sub n están contando

1:10:24eh

1:10:26el número de no número de hojas por

1:10:28nivel.

1:10:31Cuando yo pongo z = 1, ahí estoy

1:10:33contando número de hojas de todos los

1:10:35niveles, ¿ya?

1:10:38Eh,

1:10:39y la suma de todas las hojas de todos

1:10:42los niveles tiene que ser n + 1.

1:10:45¿Okay?

1:10:47Eh, y si la solución incluye factores,

1:10:52eh, coeficientes binomiales, de alguna

1:10:55manera tiene que aparecer un n + 1 que

1:10:57cancele al n + 1 que va a ver en el

1:10:58denominador más adelante cuando yo

1:10:59calcule PU N, porque el PU N zo,

1:11:05es una probabilidad, ¿ya? Entonces,

1:11:07tiene que haber algo que cancele al n +

1:11:091, tiene que haber un factor lineal. Eh,

1:11:11y

1:11:12aquí yo tengo un la si pongo 7 = 1,

1:11:15tengo el primero, no depende de eso,

1:11:19ya es -1. Y es y acá, ¿qué pasa? Tengo

1:11:23dos posibilidades, signo menos o signo

1:11:25más, ¿no es cierto? Pongamos signo menos

1:11:27primero.

1:11:28Si es signo menos sería menos y z = 1 me

1:11:32da 1 + 48, me da 7. Ya. Una posibilidad

1:11:37sería -5 - 7/ 2 sería -1.

1:11:41y el otro -5 + 7, eso sería 2 par 2 es

1:11:45ig a 1. O sea, hay de los tres lambdas

1:11:50de z al evaluar de ser igual 1, hay uno

1:11:53que es -1, otro que es -6 y otro que es

1:11:55+1.

1:11:57Vamos a ver más adelante que ese que es

1:11:59igual a +1 resulta ser críticamente

1:12:02importante porque es el que me permite

1:12:05que haya un factor lineal que cancele al

1:12:06n + 1. Eso lo vamos a ver, pero ya a

1:12:08esta altura me parece que no en esta

1:12:11clase. Okay. Ya. Entonces, estos serían

1:12:14los valores propios para una matriz en

1:12:18particular que es esta. Una vez que uno

1:12:21encuentra los valores propios,

1:12:23ya eh

1:12:27se encuentran eh luego se encuentran los

1:12:29vectores propios.

1:12:46¿Qué son las soluciones?

1:12:52de la ecuación

1:12:59a por a * x =

1:13:03lambda por x,

1:13:05donde

1:13:07lambda es un valor propio.

1:13:15Y de ahí uno encuentra los X

1:13:17y la matriz

1:13:22cuyas columnas

1:13:31son los vectores. Estos vectores propios

1:13:34que acabo de encontrar.

1:13:39se llama la matriz de cambio de base.

1:13:43Digamos la matriz E, pongámosle nombre

1:13:45al tiro. La matriz E, cuyas columnas son

1:13:48los vectores propios, se llama la matriz

1:13:50de cambio de base

1:14:02y se tiene

1:14:06la propiedad

1:14:11de que

1:14:17a la matriz A

1:14:21se puede factorizar de la siguiente

1:14:22manera. La matriz E, que es la matriz de

1:14:25cambio base,

1:14:27por una matriz diagonal que tiene los

1:14:30valores propios.

1:14:34Esa es diagonal

1:14:37y acá a la men1.

1:14:43Ya, o sea, todo esto que se está

1:14:46haciendo aquí de encontrar los valores

1:14:48propios, encontrar los vectores propios,

1:14:50for, encontrar la matriz de cambio de

1:14:51base, es porque una vez que yo los

1:14:53tengo, la matriz A se puede factorizar

1:14:56de esta manera. Eh, y eso va a ser

1:15:01superútil. Vamos a, como digo, ya prob

1:15:04creo que en esta clase ya no, pero vamos

1:15:06a vamos a hacer, bueno, aquí ya

1:15:09calculamos los valores propios ao. Ah.

1:15:11Vamos a ver en la próxima clase que eso

1:15:13yo lo puedo calcular con seis, por

1:15:14supuesto, ya que ya sabemos cuáles son

1:15:17los valores propio. Con seis también

1:15:21podemos calcular la matriz E, que son

1:15:24los vectores propios puestos como

1:15:26columnas. H y

1:15:31bueno, y enal se demuestra que teniendo

1:15:34eso eh yo puedo tener esta

1:15:35factorización. Eh, un detalle que en

1:15:38este caso no es problema.

1:15:41Los valores propios para que esto sea

1:15:42así tienen que ser todos distintos. Ya.

1:15:45Si son todos distintos, esto está

1:15:46garantizado que se puede diagonalizar

1:15:49así. Si no son todos distintos, puede

1:15:51que todavía se pueda, pero puede que no.

1:15:53En cuyo caso hay otra forma que se puede

1:15:56utilizar que se llama la forma normal de

1:15:58Jordán. Ah, pero aquí no lo vamos a

1:16:00necesitar porque ya ustedes ven que en

1:16:02nuestro ejemplo, en nuestro problema en

1:16:04particular, los tres valores propios son

1:16:07distintos, ya así que la matriz es

1:16:10diagonalizable así. ¿Y por qué esto es

1:16:14útil? Porque eh

1:16:19recuerden que todo esto lo estamos

1:16:20haciendo para calcular un polinomio de

1:16:21de la matriz A. ¿Ya? Entonces, para

1:16:24calcular un polinomio en la matriz A, lo

1:16:26primero que tengo que hacer yo es e

1:16:30saber calcular potencias de la matriz A,

1:16:32a A la I. ¿Cómo calculo A a la I? Ah,

1:16:36miren, miren lo que pasa con A la I. Si

1:16:39yo quiero calcular A a la I,

1:16:42eh, yo sé que a se factoriza. [risas]

1:16:45Bueno, a a la I a por a por a

1:16:51y veces, ¿no es cierto?

1:16:54Pero como la matriz A, yo sé que se

1:16:55factoriza así, pongamos, llamemos a esto

1:16:58la matriz D por diagonal, ¿ya?

1:17:02Eh,

1:17:04yo sé que A se puede escribir como e * D

1:17:07* E a la -1, entonces el primer A lo

1:17:08escribo como e * D * E a la -1, donde,

1:17:13bueno, no lo dije, pero E a la -1 es la

1:17:15inversa de E, ¿no es cierto? Ya, todo

1:17:17eso sí, sí está claro. Ya, eso.

1:17:21Después el segundo a lo mismo, e * D * E

1:17:24a la -1

1:17:26y así hasta el último a que es E * D * E

1:17:30a la -1.

1:17:32Okay.

1:17:34Pero ahora esto yo lo puedo agrupar

1:17:35distinto. Yo lo puedo agrupar así, e *

1:17:39D. Y aquí agrupo el e a la -1 * e

1:17:44y el siguiente me va a aparecer de nuevo

1:17:47eh

1:17:49un d

1:17:52e a la men 1 por e y así sucesivamente

1:17:55hasta que me va a aparecer finalmente un

1:17:57d y un e a la men1.

1:18:02¿Ya?

1:18:07¿Y por qué hice eso?

1:18:10Porque

1:18:13esto es una identidad y esto es una

1:18:17identidad y así todas las que aparecen

1:18:18al medio son identidades. Entonces, si

1:18:22yo

1:18:24eh ignoro todas esas identidades que

1:18:26están multiplicando al medio, lo que

1:18:27queda finalmente es e*

1:18:31d a la i por e a la -1.

1:18:35¿Ya?

1:18:36Entonces, el problema de calcular a a la

1:18:38i lo he reducido al problema de calcular

1:18:41una potencia, pero de una matriz

1:18:43diagonal. Y calcular potencias de

1:18:45matrices diagonales es s simple. Si yo

1:18:48tomo esta matriz

1:18:52y la multiplico por sí misma, lo que va

1:18:54a quedar en la diagonal es lambda 1

1:18:55cuad, lambda 2 cuadrad, etcétera. Y si

1:18:58la multiplico por esta misma matriz de

1:18:59nuevo, va a quedar lambda 1 al cubo,

1:19:01lambda 2 al cubo, etcétera,

1:19:03sucesivamente. O sea, eh calcular una

1:19:07potencia de una matriz diagonal es muy

1:19:09fácil, ¿ya?

1:19:12donde

1:19:16de

1:19:18a la i va a ser una matriz donde aquí

1:19:21está lambda 1 a la i, lambda 2 a la i y

1:19:25así sucesivamente.

1:19:30Ya.

1:19:33Y ahora

1:19:38para calcular

1:19:43un polinomio

1:19:49f de a

1:19:52donde f(x)

1:19:55es la sumatoria sobre i de f * x a la i.

1:20:00¿Ya?

1:20:02Entonces, f a

1:20:09va a ser la sumatoria.

1:20:14Aquí,

1:20:16aquí tengo que multiplicar esto por f

1:20:18sub y sumar. Entonces, aquí esto lo

1:20:21tengo que multiplicar por fui y sumar.

1:20:24Eh, pero bueno, el e sale para fuera,

1:20:26para un lado, el e- un para el otro. lo

1:20:28que queda es fui i * d a la i y sumar. Y

1:20:31al sumar f * d a la i lo que queda es

1:20:34fd.

1:20:36Ya. Pero fd es simplemente

1:20:40eh la el polinomio de los valores

1:20:43propios. Ya.

1:20:46Eh, lo que queda es que f de a

1:20:50termina siendo

1:20:52simplemente e

1:20:55por una matriz diagonal

1:20:57en que queda f de lambda 1, f de lambda

1:21:022, el polinomio aplicado a los valores

1:21:04propios y eso no es problema porque esos

1:21:07son escalares por la -1.

1:21:11Entonces, esa es la gracia que tiene el

1:21:15haber diagonalizado.

1:21:17Ah, que eso hace que el cálculo

1:21:22de los eh

1:21:25de de de este polinomio sea muy simple.

1:21:28Ya, en nuestro caso

1:21:38el polinomio f(x) es x n.

1:21:46Por lo tanto,

1:21:48a n se calcula como e por la matriz

1:21:52diagonal

1:21:54eh

1:21:57lambda 1, n lambda 2 coma n

1:22:06por e a la men 1. Ya.

1:22:12Y por lo tanto

1:22:17el pes de Z que teníamos,

1:22:21que habíamos escrito por acá, est Pu N Z

1:22:27este PS NZ que está en el rectángulo.

1:22:29Ahora yo ya sé cómo calcular el

1:22:32coeficiente binomeral simétrico

1:22:35Hz Z n va a ser e a la men1 por la

1:22:39matriz diagonal de los coeficientes

1:22:40binomiales simétricos por e perdón aquí

1:22:43e por la diagonal de los coeficientes

1:22:45binomiales simétricos por e a la men 1 y

1:22:48va a quedar así

1:22:53peso n de z va a quedar como 1/ido por n

1:22:56+

1:23:00por C de Z. CDZ es un vector conocido,

1:23:03¿no es cierto? Por E

1:23:06por la matriz diagonal

1:23:10lambda 1 de Z n,

1:23:14lambda 2 de Z, n,

1:23:17lambda 3 de Z, n,

1:23:22ya.

1:23:25Y esto sigue sigue aquí por e a la -1

1:23:31y por a0 de z,

1:23:36¿ya?

1:23:37donde

1:23:40HZ

1:23:42es la matriz

1:23:46-1

1:23:490 - 2

1:23:53y 0z

1:23:56- 3

1:23:59ya.

1:24:00y c z

1:24:03es 1

1:24:062 z

1:24:08z + 2 z²

1:24:13y el acero de z para tener todo junto

1:24:17es 1 así que están todos los datos

1:24:23para poder calcular, pero eso queda para

1:24:28la clase que viene.

1:24:30Muy bien.

1:24:32¿Alguna pregunta?

1:24:35¿No quedaron demasiados perdidos con

1:24:37toda esta parte de álgebra lineal?

1:24:41Repásenlo

1:24:42poquito, pero hay que repasarlo.

1:24:43Claro. Ah, pero no no es mucho más lo

1:24:46que hay que saber sobre diagonalización.

1:24:48que eh eh o sea, además como los valores

1:24:52como los vectores propios no los van a

1:24:54calcular a mano, sino que con algún

1:24:56software es que no tiene para qué

1:24:58recordarse en tanto detalle, pero sí hay

1:25:02que tener eh entender lo que son los

1:25:05valores y los vectores propios. Ya con

1:25:08eso quedamos hasta hoy día. Concluimos

1:25:11la clase

1:25:12y e

1:25:16y nos vemos el el lunes. Hasta luego,

1:25:24profe. Co?

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