求解证明题1:求解递推方程并证明结论 求 丁(n)=2T(n/2)+n/logn 的解,并用代入归纳法证明。

时间: 2023-09-20 20:06:10 浏览: 109
### 回答1: 题目描述: 求解 T(n) = 2T(n/2) + n/logn,同时用代入归纳法证明解的正确性。 解答: 我们可以使用代入归纳法来求解此递归式。 当 n = 1 时,T(1) = 2T(1/2) + 1/log1 = 2T(1/2),即 T(1) = Θ(1)。 现假设对于所有的 m < n,都有 T(m) = Θ(m log m)。 那么对于 n,我们有: T(n) = 2T(n/2) + n/logn = 2(Θ((n/2) log(n/2))) + n/logn (根据归纳假设) = Θ(n log(n/2)) + n/logn = Θ(n logn - n) + n/logn = Θ(n logn) 因此,T(n) 的解为 Θ(n logn)。接下来,我们使用代入归纳法证明此解的正确性。 当 n = 1 时,T(1) = Θ(1) = Θ(1 log 1)。假设对于所有的 m < n,都有 T(m) = Θ(m log m)。那么对于 n,我们有: T(n) = 2T(n/2) + n/logn = 2Θ((n/2) log(n/2)) + n/logn = Θ(n log(n/2)) + n/logn = Θ(n logn - n) + n/logn = Θ(n logn) 因此,对于所有的 n,T(n) = Θ(n logn),证毕。 ### 回答2: 为了求解递推方程丁(n)=2T(n/2) n/logn,首先我们需要了解递推方程和代入归纳法的基本概念。 递推方程是指通过已知的初始条件,利用递推关系式逐步计算出待求解的数列或函数值的一种方程。而代入归纳法是一种数学论证方法,通过将待证结论代入到递推关系式中,并基于已证明的初始条件来逐步验证结论是否成立。 对于递推方程丁(n)=2T(n/2) n/logn,我们可以先观察到这是一个递归定义问题,其中丁(n)是一个函数,而T(n)是其中的一个子问题。 假设n是2的k次方,即n = 2^k,其中k是非负整数。可以推导出n/2 = 2^(k-1),进而我们可以将递推关系式改写为: 丁(n)=2T(2^(k-1)) 将T(2^(k-1))用类似的方式展开,我们有: T(2^(k-1))=2T(2^(k-1-1)) 继续展开,我们得到: T(2^(k-1-1))=2T(2^(k-1-1-1)) 以此类推,最终可以得到: 丁(n)=2^k * T(1) 其中T(1)是递归关系的初始条件。 我们知道,n=log(2^k)=klog2,所以原问题可以改写为: 丁(n) = 2^(n/logn) * T(1) 接下来,我们将使用代入归纳法来证明这个结论。 代入归纳法分为两个步骤:基本步骤和归纳步骤。 基本步骤:当n等于1时,根据递推方程的定义,丁(1)=2T(1)。这个基本步骤成立。 归纳步骤:假设对于任意的n=k,递推方程丁(k)=2^(k/logk) * T(1)成立。我们来证明对于n=k+1,丁(k+1)=2^((k+1)/log(k+1)) * T(1)成立。 当n=k+1时,根据递推方程的定义,我们有: 丁(k+1) = 2T((k+1)/2) 由于(k+1)/2 <= (k+1), 根据我们在基本步骤中得到的丁(n)=2^(n/logn) * T(1)的结论, 我们可以得到: 2T((k+1)/2) = 2^(k+1/log(k+1)) * T(1) 丁(k+1) = 2^((k+1)/log(k+1)) * T(1) 由此我们可以看出,对于任意的正整数n,递推方程丁(n)=2^(n/logn) * T(1)成立。 综上所述,我们求解了递推方程丁(n)=2T(n/2) n/logn的解,并用代入归纳法证明了结论的正确性。 ### 回答3: 首先,我们来求解递推方程丁(n) = 2T(n/2) / (n/logn) 的解。 根据递推关系,我们可以观察到每次对n进行除以2的操作,而且n是逐渐减小的。因此,我们猜测递推的终止条件是n=1。 当n=1时,代入递推方程中,我们得到: 丁(1) = 2T(1/2) / (1/log1) 由于1/log1的值为0,在不考虑除以0的情况下,我们将递推终止在n=2。 然后,我们用代入归纳法证明结论。 对于n=2时,我们有: 丁(2) = 2T(2/2) / (2/log2) 由于2/2=1,代入递推方程中,我们得到: 丁(2) = 2T(1) / (2/log2) 接下来,假设对于任意的k < n,都有丁(k) = 2T(k/2) / (k/logk) 成立。我们来证明对于n,也满足这个递推关系。 当n=2k时,代入递推方程中,我们得到: 丁(2k) = 2T((2k)/2) / ((2k)/log(2k)) 丁(2k) = 2T(k) / ((2k)/log(2k)) 丁(2k) = (2/log(2k)) * T(k) / (k/logk) 丁(2k) = 2 * (logk / log(2k)) * T(k) / (k/logk) 丁(2k) = 2T(k) / (k/logk) 由此可见,对于n=2k的情况,递推关系仍然成立。 综上所述,对于任意的n,丁(n) = 2T(n/2) / (n/logn) 的解满足这个递推方程。

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