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求{∞a,∞b,∞c,∞d}的n-组合,其中a出现偶数次,b出现奇数次,要求用指数生成函数求解

来源:学生作业帮 编辑:大师作文网作业帮 分类:英语作业 时间:2024/11/11 05:27:33
求{∞a,∞b,∞c,∞d}的n-组合,其中a出现偶数次,b出现奇数次,要求用指数生成函数求解
我求出来是4的n-1次方,但明显不对.求指教
求{∞a,∞b,∞c,∞d}的n-组合,其中a出现偶数次,b出现奇数次,要求用指数生成函数求解
It will be convenient to deal with by using ordinary generating functions,i.e.,
x/(1-x^2)^2/(1-x)^2.
Then find the explicit formula by checking OEIS A006918.Such a formula is
a(n) = (n+2)*(2*n*(n+4)-3*(-1)^n+3)/48.
To use exponential generating functions,you need a good explanation for the relation between what you want and the coefficients of the e.g.f.
再问: 你怎么在OEIS查到这个的?百度百科上只提供了 “一、输入名称:.... 二、输入数字:...” 两种方法。 指数生成函数不是(1+x^2/2!+x^4/4!+...)(x+x^3/3!+x5/5!+...)(1+x+x^2/2!+...)(1+x+x^2/2!+...)吗?然后得到关于e^x的表达式再泰勒展开,a(n)就是x^n/n!的系数。 悬赏已提高,请不吝赐教
再答: shaode01你好,谢谢你提高悬赏。 常见的生成函数有两种:ordinary g.f. 和 exponential g.f. 你说的”(1+x^2+x^4+...)(x+x^3+x5+...)(1+x+x^2+...)(1+x+x^2+...)“是前者。你说的”指数生成函数“是后者,按它列出来的式子是(1+x^2/2!+x^4/4!+...)(x+x^3/3!+x^5/5!+...)(1+x/1!+x^2/2!+...)^2,将它化简成(e^{4x}-1)/4;可惜这不是要求的计数。 这个题目推荐使用前者。做法是先把你的表达式(1+x^2+x^4+...)(x+x^3+x5+...)(1+x+x^2+...)(1+x+x^2+...)化简成x/(1-x^2)^2/(1-x)^2,然后taylor展开,其x^n的系数即为所求。 你可以展开前几项,得到系数序列0, 1, 2, 5, 8, 14, 20, 30, 40, 55... 将这些项输入OEIS,可以得到A006918。除了你说的方法,OEIS还有一些常用技巧,用多了自然会懂。
再问: 可惜这不是要求的计数。 为什么?
再答: 这要从指数生成函数和ordinary生成函数的定义去理解。在因子(1+x^2+x^4+...)中,每个系数为1,表示“在选a的时候只要指定个数,那么选法数就是确定的”。当它的项x^{2k}出现对最终乘积做出贡献的时候,代表在选n个东西的时候选了2k个a。其余因子解释类似。所以,x^n的系数就恰为所求。把以上理解挪到指数生成函数中,会发现(e^{4x}-1)/4中x^n/n!的系数的解释并非你所愿。
再问: 不明白挪到指数生成函数怎么就不同了?
再答: 你可以想一想,指数生成函数中的一项(1+x^2/2!+x^4/4!+...),当它贡献x^{2k}/(2k)!时代表什么?
再问: 一般生成函数中x^{2k}对x^n的贡献代表选了2k个a,指数生成函数x^{2k}/(2k)!对x^n/n!的贡献确实不能简单的类比,但书上有证明啊,而且有例题{∞1,∞3,∞5,∞7,∞9}的n-组合,其中1和3出现偶数次。 (1+x^2/2!+x^4/4!+...)^2(1+x+x^2/2!+...)^3 =[(e^x+e^(-x))^2/4]*e^{3x} =(e^{5x}+2e^{3x}+e^x)/4 =...泰勒展开 = ∑[(5^n+2*3^n+1)/4]*(x^n/n!) 中括号里面的就是要求的结果
再答: 如果这是一本汉语书,那么该题目之前应该对什么叫"n-组合"给过定义。假设你新举的这个例子是书上的一个正确的例子,那么它的计数结果一般被称为“n-排列”,英文是composition,表示计较不同的数字之间的顺序。比如当n=2时,该结果显示5^n+2*3^n+1)/4=11。即有如下可能: 11, 33, 55, 77, 99, 35, 53, 37, 73, 39, 93. 可见,35和53被认为是不同的。所谓"n-组合“,一般的理解是选出的元素之间不计较顺序,所以你的新例子中按照”n-组合“算得的结果并非5^n+2*3^n+1)/4=11,而是应该用o.g.f.,在n=2时的结果应为8,枚举即 11, 33, 55, 77, 99, 35, 37, 39. 回到初始问题,你得到的4^{n-1}是”n-composition“的计数结果,是对的。 比如n=2时,结果为4^{2-1}=4,枚举如下: bc, bd, cb, db. 而不是我们用o.g.f算得的结果2: bc, bd. 一般来说,这也是ogf和egf的一个区别:ogf不计较顺序,属于combination/partition;egf计较顺序,属于composition。