e.g. 给定模式为010,给定数字串为110101010101, 则模式010在(左起)第5、第9位出现, 而第7、第11位不是该模式出现。 Eg7:求:在(左起)第n位出现010的 n位二进制数序列有多少?
解:设第n位出现010的n位二进序列共有bn个。 作如下考察:第n位出现010的序列必然形如 XXXX…XXXXX010(X有n-3个) 但并非此形状序列都是;
如7位二进序列1101010就不满足条件。 最右三位为010的n位二进制数序列共有2将其分为两类:
1. 第n位出现010的n位二进序列,有bn个; 2. 第n位未出现010、形如XXXX…XXXXX010的
n位二进序列;
考察:此类序列的n-1位为一,
故010不可能在第n-1位出现,因此010必然是 在序列的第n-2位出现(如010不在第n-2位出现,
n-3
个,
则010就必在序列第n位出现,与本类序列的规定矛盾)。
∴所有此类(即010未在其第n位出现)的n位二进序列 都对应一个在序列的第n-2位出现010的n-2位序列: 共有bn-2个;于是有:
bn+bn-2=2,边界条件b1=b2=0,b3=1, 特征方程为x+1=0,两个(特征)根为?1=i,?2=-i, 为一对共轭复数,由?1、?2算出?=1,?=π/2, 于是其齐通解为A1?cos(n?)+A2?sin(n?)=
n
A1cos(nπ/2)+ A2sin(nπ/2),
n-3
n-3
n
n
2n-3
设特解q(n)与f(n)同形:q(n)=B2,代入bn+bn-2=2, 有B2+B2=2,于是有B+B/4=1, 解得B=4/5, q(n)=4/5*2,
n-3
n-3
n-3
n-5
n-3
∴有bn= A1cos(nπ/2)+ A2sin(nπ/2)+4/5*2,
代入边界条件(n=1,2)b1=b2=0,解得A1=2/5,A2=-1/5,于是最终有bn= 2/5cos(nπ/2)-1/5sin(nπ/2)+4/5*2
=1/5(2cos(nπ/2)-sin(nπ/2)+2)。
注意:并不是所有情况下都能假定特解q(n)与f(n)同形。 Eg8: an=an-1+2(n-1),边界条件a1=2,a2=4, 依递推式算出a0=2。
特征方程x-1=0,特征根为1,则齐通解为A*1=A。
n
n-1
n-3
设特解q(n)与f(n)同形:q(n)=Bn+D,
代入an= an-1+2(n-1),得Bn+D=B(n-1)+D+2(n-1), 即0=2(n-1)-B,得出B= n-2,不符合题意。 原因是:只有1这个根,造成通解中不含n。 如设q(n)=Bn+Cn,代入an= an-1+2(n-1),得 Bn+Cn= B(n-1)+C(n-1)+2(n-1),于是有0=B-2Bn-C+2(n-1),将n=1及n=2代入上式, 可得0=B-2B-C即B=-C(n=1代入上式), 及0=B-4B-C+2即3B+C=2(n=2代入上式), 将B=-C代入本式,得B=1,再由B=-C得C=-1, 于是有an=A+n-n。将边界条件a1=2代入该式, 得A=2,于是有an=n-n+2。 (此递推式亦可用代入法求解)
∴非齐次递推方程求解有时需要较为特殊的方法。 再举一例:an-5an-1+6an-2=2,
特征方程x2-5x+6=(x-2)(x-3)=0,特征根为2和3。
n
nn2
2
2
22
于是齐通解为A1*2+A2*3,如仍设特解q(n)与f(n)同形: q(n)=B2,代入an-5an-1+6an-2=2,则有 B(2-5*2+6*2)=2,即有B*2 (2-5+3)=2,
n
n-1
n-2
n
n-1
n
n
n
得到0=2,得出一个矛盾。原因在何处? 因为一个特征根为2,齐通解中有A1*2, 故特解不能与f(n)同形。 ∴当Th1~Th4无法使用时, 或者特征方程的根难以求得时,
n
n
只能用代入法、生成函数法等它方法来求解。