【组合数学】指数生成函数 ( 指数生成函数概念 | 排列数指数生成函数 = 组合数普通生成函数 | 指数生成函数示例 )
【摘要】
文章目录
一、指数生成函数二、排列数指数生成函数 = 组合数普通生成函数三、指数生成函数示例
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一、指数生成函数
多重集的 组合数 , 使用 生成函数 进行计算 ;
多重集的 排列数 , 使用 指数生成函数 进行计算 ;
序列 { a n } \{ a_n \} {an} , 其通项公式是 a n a_n an ,
{ a n } \{ a_n \} {an} 的 一般生成函数是 G ( x ) = ∑ n = 0 ∞ a n x n G(x) = \sum\limits_{n=0}^{\infty}a_n x^n G(x)=n=0∑∞anxn ,
{ a n } \{ a_n \} {an} 的 指数生成函数是 G e ( x ) = ∑ n = 0 ∞ a n x n n ! G_e(x) = \sum\limits_{n=0}^{\infty}a_n \cfrac{x^n}{n!} Ge(x)=n=0∑∞ann!xn \ \ \ \, ★ ( 重点公式 )
{ a n } \{ a_n \} {an} 的 指数生成函数 是在一般生成函数的基础上 除以了 n ! n! n! ;
二、排列数指数生成函数 = 组合数普通生成函数
排列数 : P ( n , r ) = n ! ( n − r ) ! P(n,r) = \cfrac{n!}{(n-r)!} P(n,r)=(n−r)!n! , n n n 个元素中取 r r r 个元素 , 不允许重复的排列数 ;
组合数 : C ( n , r ) = n ! r ! ( n − r ) ! C(n,r) = \cfrac{n!}{r!(n-r)!} C(n,r)=r!(n−r)!n! , n n n 个元素中取 r r r 个元素 , 不允许重复的组合数 ;
组合数对应的生成函数 是 G ( x ) = ∑ n = 0 ∞ ( m n ) x n G(x) = \sum\limits_{n=0}^{\infty}\dbinom{m}{n} x^n G(x)=n=0∑∞(nm)xn , 收敛后是 ( 1 + x ) n (1+x)^n (1+x)n
排列数对应的生成函数 是 G ( x ) = ∑ n = 0 ∞ P ( m , n ) x n G(x) = \sum\limits_{n=0}^{\infty}P(m, n) x^n G(x)=n=0∑∞P(m,n)xn , 根据 n ! C ( m , n ) = P ( m , n ) n! C(m,n) = P(m, n) n!C(m,n)=P(m,n) , 该排列数的生成函数 , 每一项都除以 n ! n! n! , 就可以得到对应的组合数的生成函数 ;
排列计数对应的指数生成函数 是 G e ( x ) = ∑ n = 0 ∞ P ( m , n ) x n n ! G_e(x) = \sum\limits_{n=0}^{\infty}P(m, n) \cfrac{x^n}{n!} Ge(x)=n=0∑∞P(m,n)n!xn , 根据 根据 C ( m , n ) = P ( m , n ) n ! C(m,n) =\cfrac{ P(m, n)}{n!} C(m,n)=n!P(m,n) , 可以得出如下结论 :
排列计数的指数生成函数 = = = 组合计数的普通生成函数
三、指数生成函数示例
数列 b n = 1 b_n=1 bn=1 , 求 { b n } \{ b_n \} {bn} 的指数生成函数 ;
数列是 { 1 , 1 , 1 , ⋯ } \{1, 1 ,1 , \cdots\} {1,1,1,⋯}
普通生成函数 G ( x ) = 1 + x + x 2 + ⋯ = ∑ n = 0 ∞ x n G(x) = 1 + x + x^2 + \cdots = \sum\limits_{n=0}^{\infty}x^n G(x)=1+x+x2+⋯=n=0∑∞xn
指数生成函数 G e ( x ) = ∑ n = 0 ∞ x n n ! = e x G_e(x) = \sum\limits_{n=0}^{\infty}\cfrac{x^n}{n!}=e^x Ge(x)=n=0∑∞n!xn=ex
文章来源: hanshuliang.blog.csdn.net,作者:韩曙亮,版权归原作者所有,如需转载,请联系作者。
原文链接:hanshuliang.blog.csdn.net/article/details/109377560
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