生成函式學習筆記

2022-07-05 19:06:10 字數 1179 閱讀 1470

p.s. 本文是菜雞筆者整理知識點以及做書上例題搞的 可能偏雞肋/easy,謹慎食用)

例題:(《組合數學》習題二)

1.求不包含連續\(0\)的\(01\)序列個數。

設\(f_n\)表示長度為\(n\)的滿足題意的序列個數。則\(f_n=f_+f_.\)

解析:考慮往合法序列末尾能加的數,只有兩種:\(1,10.\)所以分別對應\(f_,f_.\)如果加\(01,\)相當於對\(f_n\)後面加\(1,\)所以沒有遺漏。

2.問由\(x,y,z,u\)組成的字串且滿足\(u\)的個數為偶數的長度為\(n\)的字串有多少個。

設\(f(x)\)為答案的指數型生成函式,對於\(x,y,z\)來講,它們的生成函式都是\(e^x,\)對於\(u\)來說,它的生成函式是\(\frac+e^}\)

所以:\[f(x)=e^\cdot \frac+e^}=\frac+e^}

\]展開一下就是:

\[f(x)=\sum_^\infty (2^+2^)x^i\cdot \frac

\]故而\(f_n=2^+2^.\)

這裡注意一點:普通型生成函式求的是 多重組合數 ,而指數型生成函式求的是 多重排列數。也就是說,指數型生成函式把同一種元素不同選法的差異給去除了。

關於多重排列數與多重組合數:

觀察到上述例2中,\(f_n=n![x^n]f(x),\)這裡就是「指數型生成函式求的是多重排列數」的意義所在,對於一種「組合」,把它化為排列需要乘以乙個\(n!.\)

例題2考慮的並不只是選法,它還考察了對於一種字母搭配,它有多少種排列,這就是這題選擇指數型生成函式的原因。

3.給定方程\(\sum_ ^4 x_i =r,x_1\in [0,4],x_2\in \left\,x_3,x_4 \in even<10\)

顯然它們的生成函式是\(f(x)=(1+x+x^2+x^3+x^4)\cdot (x+x^3+x^5+x^7)\cdot (x^2+x^4+x^6+x^8)^2.\)

知識點穿插:

對於形如\(1-x^n\)的展開式,把它看成\((1-x)\cdot (1+x+...+x^),\)後者用等比數列求和知道它就是\(\frac.\)

所以上面式子可以重新寫成:

\[f(x)=\frac\cdot \frac\cdot x\cdot (\frac})^2

\]

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