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Chapter3 Growth of Function

时间:2015-03-12 14:45:23      阅读:230      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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以下内容来自于《算法导论》           lz新手,存在各种错误以及各种不合理的地方望大家指出


 

3.1 渐近记号

θ记号 θ(g(n))={f(n):存在正常数c1,c2,n0,使得对所有n≥n0,有0≤c1g(n)≤f(n)≤c2g(n)}。

O记号 O(g(n))={f(n):存在正常数c,n0,使得对所有n≥n0,有0≤f(n)≤cg(n)}。

Ω记号 Ω(g(n))={f(n):存在正常数c,n0,使得对所有n≥n0,有0≤cg(n)}≤f(n)}。

o记号 o(g(n))={f(n): 对任意正常数c>0,存在n0,使得对所有n≥n0,有0≤f(n)≤cg(n)}。

ω记号 ω(g(n))={f(n): 对任意正常数c>0,存在n0,使得对所有n≥n0,有0≤cg(n)}≤f(n)}。

存在的几种性质:

传递性

自反性:f(n)=K(f(n))  ---K代表θ,O,Ω三种情况

对称性:f(n)=θ(g(n)) ---当且仅当g(n)=θ(f(n))

转置对称性:f(n)=O(g(n)) ---当且仅当g(n)=Ω(f(n))

Exercise

3.1-1
证明: 技术分享
step1: 根据定义,上式等价于 技术分享
step2: 且根据 技术分享可知,c1=1/2,c2=1 可满足要求,所以得证

3.1-2
证明对任意实常量a和b,其中b>0,有技术分享
step1: 将上式转换为 技术分享

step2: 再进一步改为 技术分享,从而只需证 技术分享

step3: 当 n0=⌈a+1⌉时 n≥n0,k1→0,k2=3满足条件,得证。

3.1-3
因为O这一符号包含了上限的意思。

3.1-4
技术分享成立,技术分享不成立。

3.1-5
条件 f(n)=O(g(n)) 和 f(n)=Ω(g(n))
求证 f(n)=θ(g(n))
证明: 根据定义 0<f(n)≤c2g(n) 和 0<c1g(n)≤f(n),从而可知存在c1和c2使得c1g(n)≤f(n)≤c2g(n),从而得证。

3.1-6
根据定理3.1可知。

3.1-7
从定义上来证明。

3.1-8

3.2 标准记号与常用函数

指数

多项式与指数的增长率之间的关联:技术分享(其中a>1) 从而可得 技术分享, 任意底大于1的指数函数比任意多项式函数增长的快。

自然对数e: 技术分享(对所有实数x)

从而有不等式 技术分享

对所有x,我们有 技术分享

对数

技术分享

技术分享

多项式与多对数的增长互相关联:技术分享,从而技术分享

阶乘

阶乘的斯特林近似公式:技术分享

n! 的上下界: 技术分享      技术分享      技术分享

对所有n≥1有: 技术分享,其中技术分享

斐波那契数

 

定义: 技术分享

黄金分割率?及其共轭数?′的值为技术分享的两个根技术分享技术分享

斐波那契数和黄金分割率的关系: 技术分享

又因为技术分享,所以有技术分享,从而技术分享蕴含着斐波那契数以指数形式增长

Exercise

3.2-1

条件:f(n)和g(n)均是单调递增函数
需证:f(n)+g(n)和f(g(n))也是单调递增的
很明显的感觉!略
若增加条件f(n)和g(n)均非负,证f(n)∗g(n)也单调递增

3.2-2
证明: 技术分享

等式两边同时取ln得: 左边=技术分享, 右边=技术分享. 从而 左边=右边, 得证

3.2-3
根据斯特林公式可得: 技术分享

从而例如技术分享便可满足要求,从而得证。 后续的两个证明较易,略。

3.2-4

没理解。?

3.2-5

根据技术分享定义可知技术分享

3.2-6

常规的解二次方程即可。

3.2-7
证明 技术分享

step1: 当 i=0时 技术分享满足,当i=1时 技术分享满足。

step2: 假设技术分享及n以前均满足

step3: 技术分享得证 (注:其中用到技术分享技术分享)

3.2-8
用到性质技术分享 .从而有技术分享且只需证技术分享
根据技术分享从而得证。

思考题

3-1

3-2
a. 根据多项式与对数的关系 技术分享可知 技术分享

b. 根据多项式与指数的关系  技术分享(其中a>1) 可知 技术分享

c. 由于技术分享存在周期性波动(如每半个周期值回到1),所以不存在上下界关系
d. 技术分享可知技术分享

e. 根据技术分享 可知技术分享,从而 技术分享

f. 根据技术分享可得 技术分享

3-3

3-4
a. 错误,,如技术分享技术分享
b. 错误,如技术分享不满足
c. 正确,技术分享技术分享从而只需满足存在c1,c2和n0使得技术分享成立。显然存在。
d. 错误,如技术分享

e. 正确,技术分享

f.  正确, 转置对称性

g. 错误, 如取技术分享时便不满足

h. 正确,技术分享可满足

3-5

3-6

Chapter3 Growth of Function

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原文地址:http://www.cnblogs.com/Paul-chen/p/4332325.html

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