数列详解

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对于数列这一个个人觉得很有可能会考(因为昨天刚考),结果今天才看,(哭死在厕所)
好了,不扯了,首先我们讲讲什么是数列,其实就是一串数字,像我们的数组一样,只不过我们讨论的是数列中比较特殊的几个,分别是等差数列和等比数列。
等差数列: 其实就是对于数列相邻的两项他们的差值是一定的,举个栗子:1、3、5、7、9。这个数列就是等差数列,其中每相邻的两个数相差2,我们称2为差值,用d表示(下文的d均是差值),数学写法就是:对于i属于2到n中的正整数(n为数列中数的个数),都有a[i]-a[i-1]=2,这个式子成立,(a表示数列,也叫数组,i和i-1均为下标),而对于这个等差数列有两个知识点就是:等差数列的通项公式和求和公式,我们先讲通项公式: a[n]=a[1]+(n-1)*d,(a数组表示等差数列,a[n]表示数列中第n个数的值,a[1]则是第一个的值),对于这个其实很简单,而这个对于我们后面的计算是基础,要牢记。接下来就是求和公式: S[n]=n * a[1]+n *(n-1)/2 * d,(S[n]表示a[1]加到a[n]),以上这两个就是等差数列的公式。
等比数列: 这个和等差数列差不多,只不过差值相等变成比值相等而已。举个栗子:2、4、8、16,这个数列是等比数列,其中每两项的比值是2,我们用字母q表示(下文q均表示等比值),对于这个我们也有通项公式和求和公式,通项公式: a[n]=n * a[1](a为等差数列,a[n]表示等差数列中第n个),求和公式: S[n]=a[1] * (1-q^n)/(1-q)=(a[1]-a[n] * q)/(1-q),因为这个在证明方面比较难讲,也比较基础,所以就留给大家自己去证明了(最好是看了后面的再去证,用后面的思路)。
递推公式: 这一个应该不用我多讲吧,其实就是数列中每相邻两项之间的关系,就像等差数列,a[i]=a[i-1]+d。
特征方程: 这个论概念我也不是很清楚,(因为网上讲的都是模糊的概念),不过我们可以这么理解,这个特征方程其实就是我们用来描述递推公式的一个特征的方程,至于为什么我也不知道(如果有知道的欢迎留言),我们可以理解成一个求通项公式的工具。
通项公式: 相对于递推公式来说更加简洁,明了,可以在知道通项公式于任意一个数列中的数后快速地计算,而不用慢慢地去推。对于这个可以说是整个数论中的重点以及难点,因为很多题目就是很容易得到递推公式,而因为时间复杂度的问题,要求我们在O(1)的时间复杂度(稍微大点没关系,因为我们可能要用到组合数和快速幂),内计算出来,如果递推就TLE了,所以我们要有这个公式。
给个例题: 已知a[n]=4 * a[n-1]-3 * a[n-2],a[0]=3,a[1]=5。给定多个n求a[n]的值。
讲解: 对于这一题我们数学好的应该很快就求出来了。下面我们讲一下求解通项公式的过程。

这个的证明是很繁琐的,而且对一些数学不好的也很难证明,所以我们有一种更加快速地方法可以求得,这不过这一方法只适用于形如:a[n]=b * a[n-1]+c * a[n-1],(b和c为任意实数),我们可以用到上述的特征方程来帮助我们解答。
x^2=b * x+c(这里的b和c均为上面a[n]=b * a[n-1]+c * a[n-1]的b和c)
为什么?
简单证明一下:

这样我们就可以先求出特征方程,本题的特征方程为:x^2=4x-3,而两根解出为x1=1,x2=3,所以我们代入

求得

这样我们就求出通项公式了。
以上就是数列的一些内容,希望大家在看了这篇题解后可以有帮助。

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