差分
Finite
Difference


今天很高兴再次拿回了我的《组合数学》,这本书确实出的不错,里面有很多实用的小结论,特别对计算机等学科有极大的帮助,之前,我也有列举一二,今天在此看到一个很不错的关于差分的性质。

Today,
I am so lucky that my Introductory Combinatorics back, which
help me a lot. It includes many theory of great use, especially for
the subject like Informatics and so on. In the past, I have
introduced some of them. Fortunately, today I got a new one. It’s
about finite difference.

组合数学
第四版 定理
8.2.2:

Introductory
Combinatorics 4th Edition Theory 8.2.2:

定理:其差分表的第0条对角线等于


的序列的通项满足


np次多项式。


对定理的解释在此不再赘述,直接说说它的用法。


引用书上的例子:


计算其差分:


1     3     17     49

2     14     32

12    18

6


由于hnn的三次多项式,它的差分表0对角线是

1,2,12,6,0,0,…

8.2.2知:


hn写成这种表达式,是又便于计算hn的部分和的。


我们很容易得到8.2.3:




说到这,基本都是书上的内容,我想说的是,我们常常利用它的逆过程,换言之,在找规律的过程中,我们常常首先得到是差分表,而不是表达式。在我们得到差分表的时候我们能迅速得到通项,这就是8.2.2的魅力所在。随便找一个通项是二次函数的试一试,差分表无疑要比其他方法来的优秀一些。对于更加复杂的(更高次的多项式)通项,8.2.2的优势更加明显,因为我们可以把问题直接抛给计算机了,用了较为统一的求法,无疑给计算机编程减少了不少难度。


其次,是关于定理8.2.3的,同样,较为统一的算式更易计算机求解,当然,求组合数对于计算机也未必都是一件轻松活。然而,这对于一些数列的求和起到了明显的帮助。还是以书上的例题为例(我做了一次{n3}的求和,效果不错)。

计算差分:

0    1    16    81    256

1     15    65    175

14    50    110

36    60

24

0对角线是:0,1,14,36,24.

所以


    当然,我知道这不一定是最好最快的方法,但毕竟这种方法比较直接,特别是对于运输快的人特别有优势,或是其他复杂的表达式,想必这对于等式的证明也或多或少用一定帮助。


    总而言之,定理8.2.2个人认为对已知数列求通项的问题帮助较大,它与定理8.2.3同样对于计算机都将有出色的表现。然而,它的缺点就是计算量大,即便是它能提取较多的公因式,但是还是容易出错,例如0对角线的第一个数字是当n=0的时候取到的,这些细节是要注意的。





p.s. 国外的书果然好贵啊,太可怕了,我查了原版书Introductory
Combinatorics (4th Edition) (Hardcover)
Amazon上的价格是$106.24,我买这本书的中文版却只花了45,还真是便宜啊…

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