生成函数

其他:

对$${1over 1-x}=1+x+x2+x3cdots$$
进行加减乘除求导积分,或把(x)代换成(ax)等方法得到一些奇怪的公式,参见小函数(qwq)
(x)(-x)则原式变为容斥形式

指数型生成函数

(~~~~)生成函数的每一项系数变为$$frac {a_i}{i!}$$(~~~~)这样可以发现一些规律,并且在求解组合数问题时会派到用场。

生成函数解一次递推题:

step1:

(~~~~)设出母函数的幂级数形式,利用递推公式(左右两边相减得0)把幂级数形式乘除加减求导积分化为闭形式。

step2:

(~~~~)把闭形式分解成可以化成确切已知幂级数的小函数(见文章最后)加减形式,得到通项公式。

生成函数解二次递推题:

step1:

(~~~~)利用生成函数(大眼观察法)求出(f(0,m))的通项公式(可以理解成(f(0,m))(f(0,0))的关系)。

step2:

(~~~~)固定列(m)(把(m)当作常数),求出(f(n,m))(f(0,m))的关系(通项公式,但是除n外,带常数m),把(f(m,0))代入得(f(n,m))(f(0,0))的关系,即通项公式。
(~~~~)例题

卷积型生成函数解递推式:

递推公式大致形态:(h_n=sum_{i=0}^n h_i imes h_{n-i})

核心操作:

(g(x))为其生成函数,则可得到:相邻两阶导数的关系,将生成函数幂级数形式求导带入,根据对应项相等,可得(O(n))递推公式。例题

生成函数解排列组合问题:

可以求解的问题:

(~~~~)用一些物品组合成一个集合的方案数,对物品的选取有要求,如只能选某个数的倍数次,或不多于某个数等。

step1:

(~~~~)每个物品分别用指数代表贡献,系数代表方案,互斥的选取方法用+连接,不同物品乘起来。

step2:

(~~~~)把整个式子化成闭形式,再展开成幂级数形式,i项的系数就是组成集合有总数为i的贡献的方案数。

另一种方法:

在特殊限制下,每一个物品都有单位选取个数,且可以选无数个,那么可以设生成函数$$A(x)=sum a_i imes x^i$$(a_i)表示单位选取方案数,(m_i)表示单位个数,那么答案生成函数

[B(x)=sum_{nge 0} A(x)^n={1over 1-A(x)} ]

即从选几个物品的角度来看,每次从中选一个。

指数型生成函数的意义:

(~~~~)若求排列数,那么就要使用指数型生成函数,多项式系数仍代表组合数,数列代表排列数,最后得到一个幂级数,它的系数就是排列数。(组合数???为什么不直接除阶乘????)

秘籍(cdot)小函数:

(1).$$sum_{nge 0}x^{n} ={1 over 1-x}$$
(2).$$sum_{nge 0}{n+m-1choose m-1}x^{n}=frac 1{(1-x)^m}$$
(多个函数卷积,插板法)
(4).$$sum_{nge 0}frac{xn}{n!}=ex(from~taylor)$$
(5).$$sum_{nge 1}frac{x^n}{n}=lnfrac{1}{1-x}$$

(一次求导才得到(frac 1 {1 - x}),所以每一个都多乘了(n),方程的解多除一个)

(7).$$sum_{0le nle p}xn=frac{1-x{p+1}}{1-x}$$
((1)保留本身 (-x^{p+1})把他后面(p+1)项减掉,只有(1)~(p)没有被减)
(10).$$sum_{nge 0}frac{x{2n}}{(2n)!}=frac{ex + e^{-x}}{2}(from~4)$$
(11).$$sum_{nge 0} frac{x^{2n + 1}}{(2n + 1)!}=frac{e^x - e^{-x}}{2}(from~4)$$
(12).$$sum_{n ge 0}(-1){n+1}frac{x{n}}{n}=ln(1+x)$$

(frac{1}{1+x})求导得(sum_{ige 0}(-1)^ix^i)由于(ln(1+x))求导一次才得(frac{1}{1+x})多乘一个(n),方程的解要除去且((-1)^i)奇偶性发生变化变成((-1)^{i+1})

(13).$$sum_{nge 0} {achoose n} imes xn=(1+x)a (from~high-text-book)$$
(14).$$sum_{nge 0} (x+y)^n=frac {1}{1-x-y}(x=x+y)$$
(3).$$sum_{nge 0}cnxn=frac{1}{1-cx}(x=cx)$$
(8).$$sum_{0le nle p}x^{n imes a}=frac{1-x{a imes(p+1)}}{1-xa} (x=x^a)$$

关键:

把意义与函数指数系数对应起来。

多项式取ln

原文地址:https://www.cnblogs.com/Smeow/p/10582635.html