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组合数学 3.3常系数线性非齐次递推关系


3.3.2 举例
(2)由于F(n)=1=1×1n且s=1是(☆)的0重 根,所以得(*)的一个特解形如 an=n0×p×1n =p(p为待定系数) 代入(*)得p=-1 故得(*)的一个特解an=-1
3.3.2 举例
(3) (*)的通解 an=a×2n-1(a为任意常数)
代入a1=1得a=1 (4)求得递归的解an=2n-1
an=n1(p1n+p0)1n(p1,p0为待定系数)
代入a1=1,a2=3得
p1 p0 1 2(2 p1 p0) 3
p0
1 2
p1
1 2
3.3.2 举例
故得(*)的一个特解
an=n1(
1 2
n+
1 2
)1n = 1
2
n2+ 1
2
n
(3) (*)的通解
an=a+
1 2
n2+
1 2
n
3.3.2 举例
定理3.3.3若an=x(n)和an=y(n)分别是递推关系 an=c1an-1+c2an-2+…+ckan-k+F1(n) an=c1an-1+c2an-2+…+ckan-k+F2(n) 的解,其中c1,c2,…,ck(ck≠0)是实数常数,F1(n)与 F1(n)是只依赖于n且不恒为0的函数, 则an=x(n)+y(n)为递推关系 an=c1an-1+c2an-2+…+ckan-k+F1(n)+F2(n) 的解
3.3.2 举例
例3.3.1 解递归 an an1 n ()
a1
1
解(1)相伴齐次递推关系an=an-1 (☆) (☆)的特征方程x-1=0
(☆)的特征根 x=1
(☆)的通解an=a×1n=a(a为任意常数)
3.3.2 举例
(2)由于F(n)=n=n×1n且s=1是(☆)的1重
根,所以得(*)的一个特解形如
3.3.1 非其次递推关系
定理3.3.2 设常系数线性非齐次递推关 an=c1an-1+c2an-2+…+ckan-k +F(n)
其中c1,c2,…,ck是实数常数,ck≠0; 且F(n)=(btnt+bt-1nt-1+…+b1n +b0)Sn 其中b1,b2,…,bt和S是实数常数。 当S是相伴的线性齐次递推关系的特征方程的 m(m≥0)重根时,存在一个下述形式的特解: an=nm(ptnt+pt-1nt-1+…+p1n+p0)Sn 其中p1,p2,…,pt为待定系数。
3.3.2 举例
例3.3.3 解递归 an 3an1 3 2n 4n ()
a1 1
解(1)相伴齐次递推关系an=3an-1 (☆) (☆)的特征方程x-3=0 (☆)的特征根 x=3 (☆)的通解an=a×3n(a为任意常数)
3.3.2 举例
(2)分别求an=3an-1+3×2n (◇) an=3an-1-4n (△)的一个特解
(◇)的一个特解形如b×2n (b为常数) 将其代入(◇)得b=-6 故求得(◇)的一个特解an=-6×2n
类似求得(△)的一个特解an=2n+3 故求得(*)的一个特解an =-6×2n+(*)的通解 an=a×3n-6×2n+2n+3(a为任意常数)
(4)代入a1=8得a=5。故求得递归的解 an=5×3n-6×2n+2n+3
(a为任意常数)
代入a1=1得a=0
(4)求得递归的解an=
1 2
n2+
1 2
n
3.3.2 举例
例3.3.2 解Hanoi问题的递归,即
an 2an1 1 ()
a1
1
解(1)相伴齐次递推关系an=2an-1 (☆)
(☆)的特征方程x-2=0
(☆)的特征根 x=2
(☆)的通解an=a×2n(a为任意常数)
相伴的齐次递推关系 an=c1an-1+c2an-2+…+ckan-k (3.3.2)
3.3.1 非其次递推关系
定理3.3.1
若an=x(n)为递推关系
(3.3.1)相伴的齐次递推关系(3.3.2)的通
解, an=y(n)为递推关系(3.3.1)的一个 特解,则an=x(n) +y(n)为递推关系 (3.3.1)的通解。
3.3常系数线性非其次递推关系 3.3.1 非其次递推关系 3.3.2 举例
3.3.1 非其次递推关系
常系数线性非其次递推关系 an=c1an-1+c2an-2+…+ckan-k +F(n) (3.3.1) 其中c1,c2,…,ck是实数常数,ck≠0; F(n)是只依赖于n且不恒为0的函数。
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