Имя: Пароль:
IT
 
Линейно-рекурРентные последовательности
0 Ненавижу 1С
 
гуру
25.10.13
10:32
Последовательность чисел a[n] назовем линейно-рекуррентной последовательностью, если для некоторого набора чисел k[1],..,k[m] верно   соотношение для любого элемента последовательности:
a[n]=k[1]*a[n-1]+k[2]*a[n-2]+..+k[m]*a[n-m]
Имеется две линейно-рекуррентные последовательности a[n] и b[n]. Будет ли последовательность c[n]=a[n]+b[n] линейно-рекуррентной?
1 Нуф-Нуф
 
25.10.13
10:36
голова заболела...
2 fmrlex
 
25.10.13
10:40
Линейной - да.
рекуррентной - вроде бы нет.
3 patapum
 
25.10.13
10:43
(0) будет
4 Ненавижу 1С
 
гуру
25.10.13
10:43
(2) что такое "линейная" последовательность?
5 Ненавижу 1С
 
гуру
25.10.13
10:44
(3) доказательство есть?
6 patapum
 
25.10.13
10:45
(5) ага
7 q10n1k
 
25.10.13
10:45
(0) Есть мнение, что не будет линейно-рекуррентной
8 fmrlex
 
25.10.13
10:45
(4) степень каждого члена = 1
9 fmrlex
 
25.10.13
10:46
(5) см. (1)
10 Ненавижу 1С
 
гуру
25.10.13
10:46
(8) не понял?!
11 Ненавижу 1С
 
гуру
25.10.13
10:57
Ну вот для затравки пример
a[n]=2*a[n-1]-a[n-2]
1,2,3,4,5,...
b[n]=2*b[n-1]
1,2,4,8,16,...
их сумма:
2,4,7,12,21...
удовлетворяет формуле
c[n]=2*c[n-1]-c[n-2]+c[n-3]
12 Dmitry1c
 
25.10.13
10:58
Вам чего, ,kznm, заняться нечем?
13 Ненавижу 1С
 
гуру
25.10.13
11:02
+(11) наврал ((
14 patapum
 
25.10.13
11:06
если они линейно рекуррентные с одним и тем же m, то все понятно. складываем формулы и приехали
если с разными, то надо сделать следующее
берем ту последовательность, которая линейно-рекуррентная с меньшим m1 (назовем это число периодом зависимости).
a[n]=k[1]*a[n-1]+k[2]*a[n-2]+..+k[m1]*a[n-m1]
подставляем сюда a[n-1]=k[1]*a[n-2]+k[2]*a[n-3]+..+k[m1]*a[n-m1-1]
получаем, что эта последовательность также является линейно-рекуррентной и с "периодом зависимости" m1+1
последовательным применением сией процедуры осознаем, что она является линейно-рекуррентной с любым периодом зависимости, большим m1, в том числе и с m2 (периодом зависимости второй последовательности). дальше опять простым сложением
15 Ненавижу 1С
 
гуру
25.10.13
11:09
(14) "если они линейно рекуррентные с одним и тем же m, то все понятно. складываем формулы и приехали"
куда приехали? вот для примера из 11 найди формулу для суммы последовательностей
16 q10n1k
 
25.10.13
11:11
(11)(13) Если этот пример не получается, значит ты нашел хотя бы две последовательности, которые не удовлетворяют заданным условиям. Значит сумма последовательностей не будет рекуррентной, не?
17 Ненавижу 1С
 
гуру
25.10.13
11:12
(16) нет доказательства, что этот пример не получается, пока это лишь неудачная попытка
18 patapum
 
25.10.13
11:12
(15) а, ну да, значит я тоже наврал )))
19 q10n1k
 
25.10.13
11:17
a[n]=k*a[n-1]
b[n]=k'*b[n-1]
a[n] + b[n] = k*a[n-1]+k'*b[n-1]
Как из последнего равенства получить выражение k''(a[n-1]+b[n-1]) я не понимаю)
20 Ненавижу 1С
 
гуру
25.10.13
11:17
исправление (11), формула такая:
c[n]=4*c[n-1]-5*c[n-2]+2*c[n-3]
21 q10n1k
 
25.10.13
11:20
(19) Глупость какую-то написал)
22 Михаил Козлов
 
25.10.13
12:13
Наверное, так:
-производящая функция каждой - рациональная;
-производящая функция суммы = сумме производящих функций, т.е. сумма 2-х рациональных, т.е. рациональная;
- т.е. производящая функция некоторой последовательности.
23 Гобсек
 
26.10.13
12:14
Для того, чтобы было удобно писать формулы, определение линейно-рекурентной последовательности перепишем по-другому. Будем считать таковой последовательность чисел
... x[-2],x[-1],x[0],x[1],x[2],... если для некоторого набора чисел a[1],a[2],...a[n] выполняется условие
x[1+q]*a[1]+x[2+q]*a[2]+...x[n+q]*a[n]=0 (1)
при любом целом q. Ясно, что пользуясь (1) последовательность x можно продолжать в обе стороны. То есть зная x[1],x[2],...,x[n] можно вычислить x[q] для любого целого q. Причем q может быть как положительным, так и отрицательным.
Допустим, что у нас есть две таких последовательности
... x[-2],x[-1],x[0],x[1],x[2],...(2)
... y[-2],y[-1],y[0],y[1],y[2],...(3)
Набор коэффициентов для первой последовательности будет
a[1],a[2],...a[n]
набор коэффициентов для второй последовательности будет
b[1],b[2],...b[m]
Покажем, что сумма последовательностей (2) и (3) будет линейно-рекурентной. Определим набор коэффицентов
c[1],c[2],...c[n+m]
по формуле:
c[k]= a[k]*b[1]+a[k-1]*b[2]+...+a[1]*b[k] (4)
Проверим, удовлетворяет ли последовательность (2) условию
x[1+q]*c[1]+x[2+q]*c[2]+...x[n+m+q]*c[n+m]=0
для любого целого q.
Действительно,
x[1+q]*c[1]+x[2+q]*c[2]+...x[n+m+q]*c[n+m]=
=x[1+q]*a[1]*b[1]+x[2+q]*(a[2]*b[1]+a[1]*b[2])+...
+x[i+q](a[i]*b[1]+a[i-1]*b[2]+a[i-2]*b[3]+...+a[1]b[i])+...
+...x[n+m+q]*a[n]*b[m]=
=b[1](a[1]*x[1+q]+a[2]x[2+q]+...+a[n]*x[n+q])+
+b[2](a[1]*x[2+q]+a[2]x[3+q]+...+a[n]*x[1+n+q])+...
...+b[i](a[1]*x[i+q]+a[2]x[i+1+q]+...+a[n]*x[i-1+n+q])+...
...+b[k-1](a[1]*x[k-1+q]+a[2]x[k+q]+...+a[n]*x[k-2+n+q])=0
Аналогично проверяется, что последовательность (3) тоже удовлетворяет условию
x[1+q]*c[1]+x[2+q]*c[2]+...x[n+m+q]*c[n+m]=0
При этом во всех выкладках если имеет место обращение к значениям коэффициентов a[] и b[] к индексам, выходящим за пределы области определения, то коэффициенты считаем равными нулю.
Прежде, чем выложить эти выкладки сюда, я их проделал на бумажке. Здесь отсутствует знак суммирования, что делает выкладки менее понятными. Тем менее, основная идея и ход решения достаточно просты.
24 Ненавижу 1С
 
гуру
26.10.13
12:46
И где доказательство, что c[] зависит от своих предыдущих членов?
25 Йохохо
 
26.10.13
12:49
26 Гобсек
 
26.10.13
17:04
(24)Я немного изменил терминологию. В моем решении a[],b[],c[] - это постоянные наборы коэффициентов по определению. То есть a[],b[] заданы изначально, c[]определяется по формуле:
c[k]= a[k]*b[1]+a[k-1]*b[2]+...+a[1]*b[k]
где k - целое число от 1 <= k <= n+m
При этом во всех выкладках если имеет место обращение к значениям коэффициентов a[] и b[] к индексам, выходящим за пределы области определения, то коэффициенты считаем равными нулю.
x[],y[] - рекурентные последовательности
27 Гобсек
 
26.10.13
17:11
(26)+Если доказать, что x[],y[] являются линейно-рекурентными с набором коэффициентов c[1],c[2],...c[n+m], то тогда и их сумма тоже будет линейно-рекурентной с тем же набором.
28 Ненавижу 1С
 
гуру
26.10.13
20:28
(27)ну допустим, покажи как твоя формула работает в (11)
29 Лефмихалыч
 
26.10.13
23:55
эвона как у вас бодунизм затейливо выходит из организма
30 Гобсек
 
27.10.13
02:46
(28)
x[]  1,2,3,4,5,...
y[]  1,2,4,8,16,...
z[]  2,4,7,12,21,...
a[]  1,-2,1
b[]  2,-1

c[1] = 1*2 = 2
c[2] = 1*(-1)+(-2)*2 = -5
c[3] = 1*0 + (-2)*(-1) + 1*2 = 4
c[4] = 1*0 + (-2)*0 + 1*(-1) + 0*2 = -1

c[]  2,-5,4,-1
Проверим, что для x[] коэффициенты c[] подходят:
1*2+2*(-5)+3*4+4*(-1)=0
Проверим, что для y[] коэффициенты c[] подходят:
1*2+2*(-5)+4*4+8*(-1)=0
Проверим, что для z[] коэффициенты c[] подходят:
2*2+4*(-5)+7*4+12*(-1)=0
31 Гобсек
 
27.10.13
02:49
Еще одна проверка для z[]. Начиная со второго члена последовательности:
4*2+7*(-5)+12*4+21*(-1)=0
32 Гобсек
 
27.10.13
02:51
(29)Не знаю насчет бодунизма. Лично я покопался в этом с удовольствием.
33 wertyu
 
27.10.13
02:53
(0) будут, на этом построен вывод игровых денег в онлайн-играх
34 Злопчинский
 
27.10.13
03:40
.. я офигеваю от вашей офигенности..
35 wertyu
 
27.10.13
03:50
(34) да ладно, задача настолько примитивна, что я даже не ожидал от ТС
36 Torquader
 
28.10.13
00:32
В общем случае, C[N]=A[N]+B[N]=Сумма(K1i*(A[N-i]+B[N-i])+K2i*(A[N-i]-B[N-i]))
Если разность выразить через предыдущие, то получим другие значения у следующих элементов.
Если A[N]=Сумма(Kai*A[N-i]), а B[N]=Сумма(Kbi*B[N-i])
то K1i=(Kai+Kbi)/2, а K2i=(Kai-Kbi)/2
A[N-i]-B[N-i]=Сумм(Kaj*A[N-i-j]-Kbj*B[N-i-j])
То есть следующий коэффициент будет {Ka(i+1)+(Ka(i)-Kb(i))/2*Ka(i)}*A[N-i-1]+{Kb(i+1)+((Ka(i)-Kb(i))/2*Kb(i)}*B[N-i-1]
K1(i+1)=(Ka(i+1)+Kb(i+1)+(Ka(i)-Kb(i))(Ka(i)+Kb(i))/2))/2=
=(Ka(i+1)+Kb(i+1)+(Ka(i)^2-Kb(i)^2)/2)/2
K2(i+1)=(Ka(i+1)-Kb(i+1)+(Ka(i)-Kb(i))(Ka(i)-Kb(i))/2)/2
Ну и так далее.
37 Ненавижу 1С
 
гуру
29.10.13
13:18
(23) красиво

несколько слов в продолжение темы
Если рассмотреть две арифметические прогрессии, то есть последовательности, заданные коэффициентами (1,-2,1) (согласно терминологии из (23)), то предложенный там алгоритм дает последовательность, заданную коэффициентами (1, -4, 6, -4, 1). Однако на самом деле множество таких последовательностей шире чем множество сумм арифметических прогрессий, в тоже время, суммой арифметических прогрессий очевидно является снова арифметическая прогрессия, то есть заданная всё теми же (1,-2,1). Получаем, что множество последовательностей вида (1,-2,1) является подмножеством множества вида (1, -4, 6, -4, 1).
Теперь посмотрим на это с другой стороны.
Каждому множеству последовательной с коэффициентами a[0],...,a[n-1] можно сопоставить многочлен f(x)=a[0]*X^(n-1)+...+a[n-1]. Далее просто класс последовательностей f(x).
Тогда:

Утверждение 1. Алгоритм в (23) для двух последовательностей классов f(x) и g(x) строит последовательность класса f(x)*g(x), куда вложены суммы последовательностей классов f(x) и g(x).

Утверждение 2. Если f(x) делится на g(x), то класс последовательностей g(x) содержится в классе f(x).

Предположение. Множеством всевозможных сумм последовательностей классов f(x) и g(x) является класс НОК(f(x),g(x)). НОК - наименьшее общее кратное f(x) и g(x).
38 Михаил Козлов
 
29.10.13
13:32
Если не ошибаюсь, эти вопросы решаются, если обратиться к производящей функции последовательности. При этом многочлен f[x) будет ее знаменателем. А f[x)*g[x) - знаменателем для суммы, если у f[x) и g[x) нет общих делителей.
39 Ненавижу 1С
 
гуру
30.10.13
08:40
из Утверждения 2 в (37) следует, что периодическими последовательностями будут те и только те, которым соответствует делитель x^n-1
40 Ненавижу 1С
 
гуру
30.10.13
08:45
41 Ненавижу 1С
 
гуру
30.10.13
08:45
+(40 палюсь, вот она: ОФФ: Задачка на неделю
42 Михаил Козлов
 
30.10.13
10:25
(39) Может быть периодические те, у которых характеристический многочлен имеет только вещественные (чисто мнимые) корни?
43 Ненавижу 1С
 
гуру
30.10.13
10:32
(42) нет
44 Михаил Козлов
 
31.10.13
13:27
(39) Для уравнения: X(n)=КОРЕНЬ(2)*X(n-1)-1 последовательность периодическая. Похоже, что для периодической последовательности корни характеристического уравнения это корни из 1 (а длина периода = степени корня).
45 Ненавижу 1С
 
гуру
31.10.13
13:29
(44) "Похоже, что для периодической последовательности корни характеристического уравнения это корни из 1"

собственно это и написано в (39)
46 Михаил Козлов
 
31.10.13
15:58
(45) Виноват: не обратил внимания на "делитель...".
Кaк может человек ожидaть, что его мольбaм о снисхождении ответит тот, кто превыше, когдa сaм он откaзывaет в милосердии тем, кто ниже его? Петр Трубецкой