具体数学-第14课(牛顿级数和生成函数二)

简介: 牛顿级数和生成函数

生成函数


对于无限序列 image.png ,定义它的生成函数为:

image.png

定义一个函数用来表示 image.png 的系数:

image.png

两个生成函数相乘的结果为:

image.png

考虑下面的二项展开:

image.png

可以发现这就是序列 image.png 的生成函数。

替换变量可以得到:

image.png

两个式子相乘可以得到:

image.png

等式两边 image.png 的系数相等,于是:

image.png

这和上节课讲到的范德蒙德卷积公式类似!这里是用生成函数证出来的。

同理根据

image.png

可以得到

image.png

下面是一个重要的生成函数:

image.png

它其实就是序列 image.png 的生成函数。

生成函数应用


那么生成函数有什么应用呢?一个很重要的应用就是用来求解递归式。

例如大家很熟悉的斐波那契数列:

image.png

首先为了统一表示,将递归式改写为如下形式:

image.png

然后两边同时乘以 image.png ,得到:

image.png

两边对指标 n 同时求和,可以得到:

image.png

所以

image.png

最后只要将 image.png 表示成多项式的形式就行了, image.png 就是斐波那契数列的通项公式了。


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