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。