常用数列

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匿名技术用户   2020-12-28 04:43   60   0

1.等差数列
【通项公式】
  an=a1+(n-1)d
  an=Sn-S(n-1) (n>=2)
【前n项和】
  Sn=n(a1+an)/2=n*a1+n(n-1)d/2
2.等比数列
【通项公式】
  an=a1q^(n-1)
  an=Sn/S(n-1) (n>=2)
【前n项和】
  当q≠1时,等比数列的前n项和的公式为
  Sn=a1(1-q^n)/(1-q)=(a1-an*q)/(1-q) (q≠1)
3.斐波那契数列
0、1、1、2、3、5、8、13、21
【通项公式】
an=(1/√5)*{[(1+√5)/2]^n - [(1-√5)/2]^n}
【前n项和】 
Sn=(1/√5)* [((1+√5)/2 )^(n+2)-[((1-√5)/2 )^(n+2)]-1
4.大衍数列
0、2、4、8、12、18、24、32、40、50…… 
【通项公式】
an=(n^2-1)/2 (n=2k-1,k∈N)
an=n^2/2 (n=2k,k∈N)
【前n项和】
Sn=(n-1)(n+1)(2n+3)/12 (n=2k-1,k∈N)
Sn=n(n+2)(2n-1)/12 (n=2k,k∈N)

1 二项式定理可以用以下公式表示:
其中,
又有
等记法,称为二项式系数,即取的组合数目。此系数亦可表示为杨辉三角形

常用数列一栏表

<1>Fibonacci数列

{ 0 n=0

Fib(n)={ 1 n=1

{ Fib(n-1)+Fib(n-2) 其他情况

Fib(n)的前十项

Fib(0)=0, Fib(1)=1, Fib(2)=1, Fib(3)=2, Fib(4)=3, Fib(5)=5, Fib(6)=8, Fib(7)=13 Fib(8)=21, Fib(9)=34, Fib(10)=55.

n>45 int已经超出范围了, long long int 也只能到91.大于这个数就必须用高精度了.

1.取石子游戏,

N粒石子,甲乙两人轮流从中拿取,一次至少拿一粒,至多拿先前对方一次所取石子数目的两倍。甲先拿,开始甲可以拿任意数目的石子(但不得拿完)。最先没有石子可拿的一方为败方

如果数是Fibonacci数列,则甲必败.

2. 楼梯上有n阶台阶,上楼时可以一步上一阶,也可以一步上两阶,问一共有多少种不同的上楼梯的方法.

3.杨辉三角对角线上各数之和构成斐波拉契数列

4.多米诺牌(可以看作一个2×1大小的方格)完全覆盖一个n×2的棋盘,覆盖的方案数等于斐波拉契数列。

5 从蜜蜂的繁殖来看,雄峰只有母亲,没有父亲,因为蜂后产的卵,受精的孵化为雌蜂,未受精的孵化为雄峰。人们在追溯雄峰的祖先时,发现一只雄峰的第n代祖先的数目刚好就是斐波拉契数列的第nFn

6.钢琴的13个半音阶的排列完全与雄峰第六代的排列情况类似,说明音调也与斐波拉契数列有关。

7.自然界中一些花朵的花瓣数目符合于斐波拉契数列,也就是说在大多数情况下,一朵花花瓣的数目都是3,5,8,13,21,34,……(6枚是两套3;4枚可能是基因突变)

8.如果一根树枝每年长出一根新枝,而长出的新枝两年以后,每年也长出一根新枝,那么历年的树枝数,也构成一个斐波拉契数列

以上的问题都能应用到Fibonacci数列.

AFibonacci数列的一些特殊性质

随着数列项数的增加,前一项与后一项之比越逼近黄金分割0.6180339887…… (后一项与前一项之比1.6180339887…… )

还有一项性质,从第二项开始,每个奇数项的平方都比前后两项之积多1,每个偶数项的平方都比前后两项之积少1

Fibonacci数列还有变种,就是前两项的值变了,但是递推的公式没有变.

Note: 斐波拉契数列的变式

■1.帕多瓦数列:1112234579121621,……这样的数列称为帕多瓦数列。它和斐波拉契数列非常相似,稍有不同的是:每个数都是跳过它前面的那个数,并把再前面的两个数相加而得出的。这个数列可以用另一幅图来表示,它是由一些等边三角形构成的(如右图)。开始的三角形用灰色表示,为了使这些三角形天衣无缝地拼在一起,头三个三角形的边长均为1,其后的两个三角形的边长为2,然后依次是3457912162l……等等。

■2.冬冬有15块糖,如果每天至少吃3块,吃完为止,那么共有多少种不同的吃法?

 如果冬冬有3块糖、4块糖或者5块糖,都只有1种吃法;如果有6块糖,则有2种吃法;如果有7块糖,则有3种吃法;如果有8块糖,则有4种吃法;如果有9块糖,则有6种吃法.

 既:吃糖的粒数:3 4 5 6 7 8 9 10 11 12...

    糖的吃法:1 1 1 2 3 4 6   13 19...

 这样的数列,它和斐波拉契数列不同的是,每次都是跳过中间的那个数,再把第13两个数相加,等于第4个数。它的规律和斐波拉契数列既相似之处又有不同之处.

■3.小明要上楼梯,他每次能向上走一级、两级或三级,如果楼梯有10级,他有几种不同的走法?

这里我们不妨也来研究一下其中的规律:如果楼梯就一级,他有1种走法;如果楼梯有两级,他有2种走法;如果楼梯有三级,他有4种走法;如果有五级楼梯,他有7种走法.

 既:楼梯的级数:1 2 3 4  5  6  7  8 ...

  上楼梯的走法:1 2 4 7 13 24 44 81...

 这其中的规律就是,这里从第4个数开始,每一个数都等于它前面的3个数之和。

<2> Catalan

原理:

h(1)1catalan数满足递归式:

h(n)= h(1)*h(n-1) + h(2)*h(n-2) + ... + h(n-1)h(1) (其中n>=2)

该递推关系的解为:

h(n-1)=c(2n-2,n-1)/n (n=1,2,3,...)

前十项

1, 1, 2, 5, 14, 42,132 ,429, 1430, 4862

正如你看到的,增长的速度十分快, n>20 就已经超出int的范围了.数据一大用高精度是必然的了.

我并不关心其解是怎么求出来的,我只想知道怎么用catalan数分析问题。

我总结了一下,最典型的三类应用:(实质上却都一样,无非是递归等式的应用,

就看你能不能分解问题写出递归式了)

1.括号化问题。

矩阵链乘: P=a1×a2×a3×……×an,依据乘法结合律,不改变其顺序,

只用括号表示成对的乘积,试问有几种括号化的方案?(h(n))

2.出栈次序问题。

一个栈(无穷大)的进栈序列为1,2,3,..n,有多少个不同的出栈序列?

类似:有2n个人排成一行进入剧场。入场费5元。其中只有n个人有一张5元钞票,

另外n人只有10元钞票,剧院无其它钞票,问有多少中方法使得只要有10元的人买票,

售票处就有5元的钞票找零?(将持5元者到达视作将5元入栈,

10元者到达视作使栈中某5元出栈)

3.将多边行划分为三角形问题。

将一个凸多边形区域分成三角形区域的方法数?

类似:一位大城市的律师在她住所以北n个街区和以东n个街区处工作。

每天她走2n个街区去上班。如果他

从不穿越(但可以碰到)从家到办公室的对角线,那么有多少条可能的道路?

类似:在圆上选择2n个点,将这些点成对连接起来使得所得到的n条线段不相交的方法数?

Catalan数的几个变种:只给出前十项与递推式:

1. (1-(1-4*x)^(1/2))/(2*x*(1-x))

前十项 1, 2, 4, 9, 23, 65, 197, 626, 2056, 6918 跟上面一样增长速度非常快, x大于20就超出int 的范围了.

2. (1-sqrt(1-4x))/(2x(1-x)) = C(x)/(1-x)

前十项 1, 3, 8, 22, 64, 196, 625, 2055, 6917, 23713,跟上面一样增长速度非常快, x大于20就超出int 的范围了.

3. a(n, k) = C(n-1, k-1)C(n, k-1)/k for k!=0; a(n, 0)=0

n (我也没有数有多少项) 1, 1, 1, 1, 3, 1, 1, 6, 6, 1, 1, 10, 20, 10, 1, 1, 15, 50, 50, 15, 1, 1, 21, 105, 175, 105, 21, 1, 1, 28, 196, 490, 490, 196, 28, 1, 1, 36, 336, 1176, 1764, 1176, 336, 36, 1, 1, 45, 540, 2520, 5292, 5292, 2520, 540, 45, 1, 1, 55, 825, 4950, 13860, 19404, 13860, 4950, 825

这个的增长速度是很慢的.可以不用高精度.

4. a(n+1)=a(n)+a(1)a(n-2)+a(2)a(n-3)+...+a(n-1)a(0).

前十几项 1, 1, 1, 2, 4, 8, 17, 37, 82, 185, 423, 978, 2283, 5373, 12735, 30372, 72832, 175502

这个当 n>28 int就无能为力了.用高精度是选择的一个方向.

<3> 大衍数列

0、 2、4、8、12、18、24、32、40、50

递推公式:(n*n-1)/2(n为奇数)、n*n/2(n为偶数)

我没有用用过这个,但是能记住更好.

<4>等差数列 (只记几个特殊的公式)

等差数列的通项公式为 an=a1+(n-1)d (1)

n项和公式为:

Sn=na1+n(n-1)d/2Sn=n(a1+an)/2(2)

an=am+(n-m)d

它可以看作等差数列广义的通项公式。

从等差数列的定义、通项公式,前n项和公式还可推出:

a1+an=a2+an-1=a3+an-2==ak+an-k+1k{1,2,,n}

mnpqN*,且m+n=p+q,则有

am+an=ap+aq

Sm-1=(2n-1)anS2n+1=(2n+1)an+1

SkS2k-SkS3k-S2k,…,Snk-S(n-1)k…或等差数列

和=(首项+末项)*项数÷2

项数=(末项-首项)÷公差+1

首项=2和÷项数-末项

末项=2和÷项数-首项

项数=(末项-首项)/公差+1

5 等比数列

1)等比数列的通项公式是:An=A1*q^n1

2)前n项和公式是:Sn=[A1(1-q^n)]/(1-q)

且任意两项aman的关系为an=am·qn-m

3)从等比数列的定义、通项公式、前n项和公式可以推出: a1·an=a2·an-1=a3·an-2==ak·an-k+1k{1,2,,n}

4)若mnpqN*,则有:ap·aq=am·an

等比中项:aq·ap=2ar ar则为apaq等比中项。

记πn=a1·a2an,则有π2n-1=(an)2n-1,π2n+1=(an+1)2n+1

另外,一个各项均为正数的等比数列各项取同底数数后构成一个等差数列;反之,以任一个正数C为底,用一个等差数列的各项做指数构造幂Can,则是等比数列

①若 mnpqN,且mn=pq,则am·an=ap*aq

②在等比数列中,依次每 k项之和仍成等比数列.

Gab的等比中项”“G^2=abG0)”.

在等比数列中,首项A1与公比q都不为零.

注意:上述公式中A^n表示An次方。


概率问题:


10粒围棋中有6粒黑4粒白 求任取两粒为一黑一白的概率


两种解决方式1:全概率法:
取两粒黑的概率是(6/10)*(5/9)=1/3
取两粒白的概率是(4/10)*(3/9)=2/15
取一黑一白的概率就是1减前两个情况,就是8/15

2 排列组合法:
c(6 1)c(4 1)/ c(10 2)算出来为8/15


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