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求解递推数列的成套方法

时间:2020-06-09 09:31:09      阅读:89      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:数列   变量   参数   splay   span   无法   简单   例子   line   

例子

  • 求解 \(\sum\limits_{i = 1} ^ n i ^ 2\)

设它的递推式为

\[R_0 = \alpha \]

\[R_n = R_{n - 1}+\delta n^2 + \gamma n + \beta \]

已知 \(\alpha = \beta = \gamma = 0, \delta = 1\) 时,\(R_n=\sum_{i = 1}^n i^2\)

因为递推式只与参数 \(\alpha, \beta, \gamma, \delta\) 相关,可以得出

\[R_n = A(n) \alpha + B(n) \beta + C(n) \gamma + D(n) \delta \]

那么任意符合上面这个递推式的都可以用这个一般形式得出,强调一下,无论 \(\alpha,\beta,\gamma,\delta\) 取什么,\(A(n),B(n),C(n),D(n)\) 都是不变的

这启发我们用一些简单的函数来求解 \(A(n), B(n), C(n), D(n)\)

带入函数1

  • 对于 \(f(n) = 1\)

\[f_0 = 1 \to \alpha = 1 \]

\[1 = 1 + \delta n^2 + \gamma n + \beta \to \delta = \gamma = \beta = 0 \]

得出一个关系式

\[1 = A(n) \]

带入函数2

  • 对于 \(f(n) = n\)

\[f_0 = 0 \to \alpha = 0 \]

\[n = n - 1 + \delta n^2 + \gamma n + \beta \to \delta = \gamma = 0, \beta = 1 \]

又一个关系式

\[n = B(n) \]

带入函数3

  • 对于 \(f(n) = n^2\)

\[f_0 = 0 \to \alpha = 0 \]

\[n^2=(n-1)^2 + \gamma n + \beta + \delta n^2 \to \delta = 0, \beta = -1, \gamma = 2 \]

\[n^2 = -B(x) + 2C(n) \]

跟上面的式子联立,可以解出 \(C(n) = \frac{n^2 + n} 2\)

带入函数4

  • 对于 \(f(n) = n^3\)

\[f_0 = 0 \to \alpha = 0 \]

\[n^3=(n-1)^3 + \gamma n + \beta + \delta n^2 \to \delta = 3, \beta = 1, \gamma = -3 \]

可以解出

\[D(n) = n(n + \frac 1 2) (n + 1) \]

这个式子是不是有些眼熟,对,它就是平方和公式,只要把 \(\delta\) 设为 1,就可以发现 \(D(n) = \sum_{i = 1} ^ n i^2\),一开始设它的目的也是这个

一般情况

从上面的例子可以看出,对已一个递推公式来说,最终的封闭形式只与项数 \(n\),和其中的变量有关

因此我们可以设出封闭形式,并带入简单函数进行求解

需要注意的是,设出的函数必须可解,当带入一个简单函数无法通过 \(\delta,\beta...\) 来得到递推式时,要么考虑换一个函数,要么增加一个变量

这就需要通过做题来增加数学经验了

求解递推数列的成套方法

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原文地址:https://www.cnblogs.com/XiaoVsun/p/13063570.html

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