- •Глава I. Азы комбинаторики
- •§ 1. Основные принципы комбинаторики
- •§ 2. Размещения и перестановки без повторений
- •§ 3. Размещения и перестановки с повторениями
- •§ 4. Подмножества конечных множеств и сочетания
- •§ 5. Сочетания с повторениями
- •§ 6. Принцип включения-исключения
- •§ 7. Примеры решения простейших комбинаторных задач
- •§ 8. Примеры других комбинаторных объектов и сводка некоторых результатов
- •Биномиальные коэффициенты
- •Числа Стирлинга
- •Глава II. Рекуррентные соотношения
- •§ 1. Определение и примеры рекуррентных соотношений
- •Основы метода конечных разностей
- •§ 2. Метод производящих функций для нахождения общего решения линейного однородного рекуррентного соотношения второго порядка
- •Алгоритм нахождения общего решения
- •§ 3. Решение линейных неоднородных рекуррентных соотношений с постоянными коэффициентами и специальной правой частью
- •§ 4. Метод производящих функций для решения общего линейного однородного рекуррентного соотношения с постоянными коэффициентами
- •Алгоритм нахождения общего решения
- •§ 5. Частные решения линейных неоднородных рекуррентных соотношений с постоянными коэффициентами и специальной правой частью
- •§ 6. Некоторые примеры применения производящих функций
§ 6. Некоторые примеры применения производящих функций
I.
Вычисление частичных сумм
последовательностей.
Пусть задана последовательность {un}
с производящей
функцией u(x)
=
.
Найдём производящую функцию
s(x)
последовательности
{sn}
её частичных
сумм, где sn
= u0
+ … +
un
.
Имеем
s(x)
= s0
+ s1x
+ s2x2
+… = u0
+ (u0+u1)x
+ (u0
+ u1
+ u2)x2
+… = = u0
+ u1x
+ u2x2
+ … + u0x
+ (u0
+ u1)x2
+… = u(x) + s(x)x.
Отсюда
получаем (1
– x)s(x)
= u(x),
и окончательно s(x)
=
.
Знание производящей функции, как было показано ранее, позволяет находить формулы для членов последовательностей. Таким образом, открывается путь для задания формулами частичных сумм последовательностей.
Пример.
Пусть un
= n
(n
N0).
Тогда u(x)
=
=
.
Поэтому
s(x)
=
. Если учесть,
что
(1
– y)
–r
= 1+ry+
·y2
+ … =
,
то полученная формула записывается в виде ряда
.
Таким
образом, sn
=
, т.е. 1+2+…+n
=
.
2.
Доказательство некоторых тождеств.
Рассмотрим известную формулу бинома
Ньютона:
.
Сумму в правой части можно рассматривать
как производящую функцию последовательности
,
где
для i
n,
и
при i
> n.
Тогда, с одной стороны,
,
а с другой – справедливо равенство
Сравнивая
коэффициенты при одинаковых степенях
x
в полученных
формулах, приходим к соотношению
,
в котором, как и выше, считается, что
при i
> n.
Таким образом, производя алгебраические действия с производящими функциями, можно получать нетривиальные соотношения для членов изучаемых последовательностей.
Л И Т Е Р А Т У Р А
Акимов О.Е. Дискретная математика: логика, группы, графы. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001.
Асеев. Дискретная математика: Учеб. пособие – Ростов н / Д.: Феникс, 2003.
Виленкин Н.Я. Элементы комбинаторики. – М.: Наука, 1969.
Гаврилов Г.П., Сапоженко А.А. Задачи и упражнения по дискретной математике. Учеб. пособие. – М.: Физматлит, 2004.
Журавлёв Ю.И. и др. Сборник задач по дискретному анализу. Комбинаторика. Элементы алгебры и логики. Теория графов. – М.: МФТИ-рио, 2004.
Зыков А.А. Основы теории графов: Учебник. – М.: Вузовская книга, 2004.
Матросов В.Л., Стеценко В.А. Лекции по дискретной математике. – М.: МПГУ, 1997.
Новиков Ф.А. Дискретная математика для программистов. – СПб.: Питер, 2002.
Редькин Н.П. Дискретная математика. – СПб.: Издательство “Лань”, 2006.
Холл М. Комбинаторика. – М.: Мир, 1970.
Яблонский С.В. Введение в дискретную математику. – М.: Высш. шк., 2006.
