Domovská stránka Jiřího Kalvody

KG1 Jiří Kalvoda: Zápočtový test

Also available as: PDF Markdown

Tahák

  • nn/2n!nnn^{n/2} \le n! \le n^n \hskip 1.8cm e(ne)nn!en(ne)ne\left(\frac{n}{e}\right)^n \le n! \le en \left(\frac{n}{e}\right)^n
  • (nk)k(nk)(enk)k\left({n\over k}\right)^k \le {n \choose k} \le \left({en \over k}\right)^k
  • 22m2m+1(2mm)22m\frac{2^{2m}}{2m+1} \le {2m \choose m} \le 2^{2m} \hskip 1cm 22m2m(2mm)22m2m\frac{2^{2m}}{2 \sqrt{m}} \le {2m \choose m} \le \frac{2^{2m}}{\sqrt{2m}}

Vytvořující funkce pro posloupnost (a0,a1,a2,)(a_0, a_1, a_2, \dots) je mocninná řada a(x)=a0+a1x+a2x2+a3x3+a(x) = a_0 + a_1x + a_2x^2 + a_3x^3 + \cdots. Je obecně známo, že 11x1 \over 1-x je vytvořující funkce pro 1,1,11,1,1\dots.

Základní úpravy:

f(x)+g(x)f(x)+g(x) a0+b0,a1+b1,a2+b2,,an+bn,a_0 + b_0, a_1 + b_1, a_2 + b_2, \dots , a_n + b_n, \dots
cf(x)cf(x) ca0,ca1,ca2,,can,ca_0 , ca_1 , ca_2 , \dots , ca_n , \dots
xf(x)xf(x) 0,a0,a1,a2,,an1,0, a_0 , a_1 , a_2 , \dots , a_{n-1} , \dots
f(x)a0xf(x)-a_0 \over x a1,a2,,an+1,a_1 , a_2 , \dots , a_{n+1} , \dots
f(x2)f(x^2) a0,0,a1,0,a2,0,a3,0,a_0, 0, a_1 ,0, a_2 ,0, a_3, 0, \dots
f(cx)f(cx) a0,ca1,c2a2,c3a3,,cnan,a_0, ca_1, c^2a_2, c^3 a_3, \dots , c^na_{n} , \dots
f(x)g(x)f(x)g(x) a0b0,a0b1+a1b0,a0b2+a1b1+a2b0,,0inaibni,a_0b_0 , a_0b_1 + a_1b_0 , a_0b_2 + a_1b_1 + a_2b_0, \dots, \sum_{0\le i \le n} a_ib_{n-i}, \dots

nn-té catalanovo číslo CnC_n je definováno jako počet binárních stromů (tj. zakořeněných stromů složených buď z listů, nebo z vnitřních vrcholů mající právě levého a pravého potomka) s právě nn vnitřními vrcholy. Na přednášce bylo ukázáno, že tato čísla splňují rekurenci Cn=0i<nCiCn1iC_n = \sum_{0\leq i < n} C_i C_{n-1-i} a pomocí vytvořujících funkcí bylo ukázáno, že Cn=1n+1(2nn)C_n = {1\over n+1}{2n \choose n}.

Vytvořující funkce

Najděte explicitní vzorec pro nn-tý člen posloupností určené následující vytvořující funkcí:

f(x)=7x+442x3f(x) = {7 \over x+4}-{4 \over 2x-3}

Vzorečky nad rámec taháku v zadání této písemky odůvodněte.

Závorky

Spočítejte (explicitní vzorec) počet validních uzávorkování obsahujících mm párů kulatých a nn párů hranatých závorek.

Např. pro m=2m=2 a n=1n=1 máme následujících 15 možností: ([()]), ([])(), (())[], ()[()], [()()], (([])), ()[](), ()()[], (()[]), [()](), ()([]), ([]()), []()(), [(())], [](()).

Porovnání

Čeho je více (pro dostatečně velké nn): Všech permutací 2n2n prvků nebo všech funkcí [2n][2n] do [n][n]? Výsledek odůvodněte.