6-5 递归求简单交错幂级数的部分和 (15 分)
时间: 2023-05-31 21:20:16 浏览: 215
### 回答1:
该问题可以通过递归求解。如果减数比被减数小,则存在借位,此时需要将借位增加到被减数上。具体步骤如下:
1. 将被减数和减数的每一位分别计算。
2. 如果被减数的当前位小于减数的当前位,则需要向高位借位。将被减数的前一位减1,并将当前位加上10。如果被减数当前位已经是最高位了,则无解。
3. 计算当前位的差值,并将结果保存。重复步骤1~3,直到计算完所有位。
示例:
假设被减数为876,减数为238,则计算过程如下:
第一位:6 - 8 = -2,需要向高位借位,将7-1=6,当前位变为16,则当前位的结果为16-8=8。
第二位:7 - 3 = 4,当前位结果为4。
第三位:8 - 2 = 6,当前位结果为6。
最终结果为648。
### 回答2:
简单交错幂级数的一般形式为:$S=a_0-a_1+a_2-a_3+\cdots+(-1)^na_n+\cdots$,其中 $a_n$ 为实数系数。要求递归求出该级数的前 $n$ 项和 $S_n$,即 $S_n=a_0-a_1+a_2-a_3+\cdots+(-1)^na_n$,并输出 $S_n$ 的值。
首先考虑递归基:当 $n=1$ 时,$S_1=a_0-a_1$,直接返回该值即可。当 $n=0$ 时,$S_0=0$,同样直接返回。
对于 $n>1$ 的情况,要求的是前 $n$ 项和,因此可以利用递归求解前 $n-1$ 项和的方法,再根据 $a_{n-1}$ 和 $(-1)^n$ 对其进行调整,即:
$$S_n=S_{n-1}+(-1)^na_{n-1}$$
递归过程中需要保存前 $n-1$ 项和的值,以供后续计算使用。因此可以定义一个递归函数 $sum(n)$,其功能为返回前 $n$ 项和 $S_n$。伪代码如下:
function sum(n)
if n == 0 then
return 0
else if n == 1 then
return a[0] - a[1]
else
s = sum(n-1)
return s + (-1)^n * a[n-1]
其中 $a$ 为存储系数的数组,下标从 $0$ 开始。
以上递归算法的时间复杂度为 $O(n)$,空间复杂度为 $O(n)$,因为需要保存前 $n-1$ 项和的值。如果用迭代的方式实现,可以将空间复杂度优化到 $O(1)$,时间复杂度不变,但迭代实现可能会比递归更难理解和维护。
### 回答3:
简单交错幂级数是指幂级数项与项之间交错的幂级数。递归是指一个函数在执行过程中会不断地调用自己。
我们可以通过递归的方式求简单交错幂级数的部分和。假设有一个简单交错幂级数:
$$S = a_0 - a_1 + a_2 - a_3 + \cdots$$
可以将该幂级数分为两部分:
$$S = (a_0 - a_1) + (a_2 - a_3) + \cdots = \sum_{k=0}^{\infty} (-1)^k (a_{2k} - a_{2k+1})$$
我们可以使用递归函数 $f(n)$ 来计算简单交错幂级数的前 $n$ 项和,其中 $n$ 是正整数。 $f(n)$ 的定义如下:
$$f(n) =\begin{cases}\sum_{k=0}^{n-1} (-1)^k (a_{2k} - a_{2k+1}) & n \text{ 为偶数} \\ \sum_{k=0}^{n-1} (-1)^k (a_{2k} - a_{2k+1}) + (-1)^n a_n & n \text{ 为奇数}\end{cases}$$
在递归函数中,如果 $n$ 是偶数,则递归返回 $\sum_{k=0}^{n-1} (-1)^k (a_{2k} - a_{2k+1})$;如果 $n$ 是奇数,则递归返回 $\sum_{k=0}^{n-1} (-1)^k (a_{2k} - a_{2k+1}) + (-1)^n a_n$,即简单交错幂级数的前 $n-1$ 项加上第 $n$ 项的负数。当递归到 $n=0$ 时,递归函数返回 0。
递归函数的代码如下:
```
double f(int n) {
if (n == 0) {
return 0;
}
if (n % 2 == 0) {
return f(n-1) + (-1)^(n-1) * (a_{n-1} - a_{n});
} else {
return f(n-1) + (-1)^n * a_n;
}
}
```
其中,$a_k$ 表示简单交错幂级数的第 $k$ 项。我们可以通过调用下面的语句来计算简单交错幂级数的前 $n$ 项和:
```
double sum = f(n);
```
最后,我们需要注意一个问题,就是在实际实现中,由于计算机精度的限制,当幂级数的项数较大时会出现精度误差,导致计算结果不准确,需要加入一定的调整机制。
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