组合数学之六 |
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前言:好久没有学数学了 前几天loli给高一的讲课涉及到了本章内容,所以来普及一波 差分序列 基本概念设 很简单吧,就是我们经常使用的差分啊 但是我们在叙述ta的定义的时候,加了一个词:一阶 有一阶就有二阶,有二阶就有三阶~
p
p
p阶啊:
p
p
p阶差分序列: 我们可以把一个序列的0~P阶差分序列优美的写成一个倒三角,俗称差分表: 设序列为: h n = 2 ∗ n 2 + 3 ∗ n + 1 h_n=2*n^2+3*n+1 hn=2∗n2+3∗n+1,这个序列的差分表? 1 6 15 28 45 66 91 ... 5 9 13 17 21 25 ... 4 4 4 4 4 ... 0 0 0 0 ...在此例中,三阶差分序列全部由0组成,因此所有更高阶的差分序列都是由0组成的 现在我们支持,如果一个序列的通项是n的p次多项式,那么 (p+1)阶差分就都是0 ,这种情况下,我们可以把第一行0 后的所有0行删去 定理一设序列的通项时n的p次多项式,即: 上面我们提出了一个很简单的定理(证明不是很简单,这里就不呈现给大家啦) 性质一现在假设 g n g_n gn, f n f_n fn分别是两个序列的通项,定义另一个序列如下: h n = g n + f n ( n > = 0 ) h_n=g_n+f_n (n>=0) hn=gn+fn(n>=0)则 我们把以上的内容叫做差分的线性性质 由此可以看到,序列Hn的差分表可以通过 c c c乘以 g n g_n gn的差分表的项并用 d d d乘以 f n f_n fn的差分表的项 ,然后将相应的项相加而得 ∞ 例二设 g n = n 2 + n + 1 g_n=n^2+n+1 gn=n2+n+1, f n = n 2 − n − 2 f_n=n^2-n-2 fn=n2−n−2 g n g_n gn的差分表: 1 3 7 13 21 ... 2 4 6 8 ... 2 2 2 ... 0 0 ...f n f_n fn的差分表: -2 -2 0 4 10 ... 0 2 4 6 ... 2 2 2 ... 0 0 ...设 h n = 5 n 2 − n − 4 h_n=5n^2-n-4 hn=5n2−n−4,则 h n h_n hn的差分表? 因为 h n = 2 g n + 3 f n = 2 ( n 2 + n + 1 ) + 3 ( n 2 − n − 2 ) = 5 n 2 − n − 4 h_n=2g_n+3f_n=2(n^2+n+1)+3(n^2-n-2)=5n^2-n-4 hn=2gn+3fn=2(n2+n+1)+3(n2−n−2)=5n2−n−4 则 h n h_n hn的差分表通过将第一个差分表的各项乘以2并将第二个差分表的各项乘以3然后对应相加,就可以得到结果了: -4 0 14 38 72 ... 4 14 24 34 ... 10 10 10 ... 0 0 ... 差分表的对角线我们还是继续研究差分表: 差分表的第0条对角线等于 c0,c1,c2,…,cp,0,0,0,… 这样序列的通项满足: 设: h n = n 3 + 3 n 2 − 2 n + 1 h_n=n^3+3n^2-2n+1 hn=n3+3n2−2n+1 计算差分我们得到: 1 3 17 49 2 14 32 12 18 6因为
h
n
h_n
hn是
n
n
n的三次多项式,所以ta的差分表的第0条对角线就是:1,2,12,6,0,0,… 因此,根据定理二,hn就可以改写为: 我们为什么要用这种方式改写通项公式呢 其中一个原因就是求解部分和
这个是怎么来的呢: 因此原式可化为: 一个序列:$h_0,h_1,h_2,h_3,…,h_n,… $ 的第0条差分表的第0条对角线
c
0
,
c
1
,
c
2
,
c
3
,
.
.
.
,
c
p
,
0
,
0
,
.
.
.
c_0,c_1,c_2,c_3,...,c_p,0,0,...
c0,c1,c2,c3,...,cp,0,0,... 则: 求前n个正整数的4次方和 设: h n = n 4 hn=n^4 hn=n4 计算差分序列: 0 1 16 81 256 1 15 65 175 14 50 110 36 60 24则第0条对角线就是:0,1,14,36,24,0,0,… 那么我们就有式子: 之前我们简单的介绍了一下差分序列 假如我们现在有一个序列: h n = n p h_n=n^p hn=np 记ta的第0条对角线为:c(p,0),c(p,1),c(p,2),…,c(p,p),0,0,… 现在我们引入 (不要问ta为什么叫第二类,我为什么不先讲第一类。。。) 现在我们提出第二类 S t i r l i n g Stirling Stirling数的递推公式: ####定理三 如果 1 < = k < = p − 1 1 |
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