數數結論亂記(長期

2022-02-08 22:34:25 字數 2286 閱讀 9953

\[x^} = \sum_\beginn\\ k\endx^k

\\x^n = \sum_\beginn\\k\end(-1)^x^

\]\[x^n = \sum_\beginn\\k\endx^

\\x^ = \sum_\beginn\\k\end(-1)^x^k

\]可以編口訣背

對於乙個集合 n, 定義函式 f:2n -> r, 以及函式 f 的 zeta變換 fζ:\(f\zeta(s) = \sum\limits_f(t)\), 有:

\[f(s) = \sum_(-1)^f\zeta(t)

\]本質上是高維字首和還原單點。對於下標為偏序集的函式 f, 其 zeta 變換後 f(n) 的結果就是所有下標 i ≤ n 的 f(i) 之和。

編一下, f 的反 zeta 變換記作 ζf, \(\zeta f(s)=\sum\limits_f(t)\),同樣有

\[f(s) = \sum_(-1)^\zeta f(t)

\]同樣本質上是高維字首和的那一套, 容斥係數與 「區別維度數」 有關, 且每維的區別至多是 1。

這玩意大概叫子集反演。

似乎有更高階的應用, 即集合中的元素是命題, 命題成不成立都對應一類物件, 這個高階應用可以推出高維字首和的式子。

要學算自然數冪和, 牆裂推薦

問題是求:\(s_t(n) = \sum\limits_^n k^t\)。

擾動法

\[\begin

s_(n+1) &= s_(n+1)

\\s_(n)+(n+1)^ &= 0^ + \sum_^n(k+1)^

\\&=\sum_^n\sum_^\binomi k^i = \sum_^\binomi \sum_^n k^i

\\&=\sum_^\binomis_i(n)

\end

\\\]

於是就有:

\[\begin

\sum_^\binomis_i(n) &= (n+1)^

\\\binomt s_t(n) &= (n+1)^-\sum_^\binomis_i(n)

\\ s_t(n) &= \frac 1\left( (n+1)^-\sum_^\binomis_i(n) \right)

\end

\]斯特林數+離散微積分

斯特林數是為了通常冪轉下降冪, 離散微積分是為了求自然數下降冪和。

要用到的離散微積分技巧:基於求和式 \(\sum\limits_^b g(k+1)-g(k) = g(b+1)-g(a)\),如此, 如果知道 \(\delta g(n) = g(n+1)-g(n) = f(n)\), 就可以快速計算 \(\sum\limits_^b f(k)\)。

那麼:\[\begin

s_t(n) &= \sum_^n k^t

\\&= \sum_^n \sum_^t \begint\\ i\endk^

\\&= \sum_^t \begint\\ i\end \sum_^n k^

\\& = \sum_^t \begint\\ i\end \frac}}

\\& = \sum_^t \begint\\ i\end \frac

\sum_^\begini+1\\j\end(-1)^(n+1)^j

\end

\]高階差分+牛頓級數

牛頓級數對標泰勒級數

高階差分:

\[\begin

\delta f(k) &= f(k+1) - f(k)

\\\delta^2 f(k) = \delta f(k+1)-\delta f(k) &= f(k+2)-2f(k+1)+f(k)

\\\delta^3 f(k) = \cdots&= f(k+3)-3f(k+2)+3f(k+1)-f(k)

\end

\]顯而易見的規律:

\[\delta^nf(x) = \sum_^n\binom nk(-1)^f(x+k)

\]\[\begin

ef(x) &= f(x)

\\sf(x) &= f(x+1)

\\\delta f(x) &= f(x+1) - f(x)

\\\delta f(x) &= (s-e)f(x)

\\\delta^n f(x) &= (s-e)^n f(x)

\\&= \left( \sum_^n \binom nk s^k (-1)^e^ \right) f(x)

\end

\]然後顯然 \(s^ke^f(x)=f(x+k)\), 就得證了。

亂記結論之OI常用四大數列

一 斐波那契數列 f 0 1,f 1 1,f i f i 1 f i 2 i 2 經典的解釋是兔子生小孩,第0年一對兔子,一對兔子需要一年長大,後面每年都生小孩,每次剛好生一對,問第i年有多少只。就這麼算。經典的應用是矩陣乘法!稍微寫一下 begin 1 1 1 0 end begin f i f ...