Rekurence a vytvořující funkce
Aplikace řeší lineární rekurence s konstantními koeficienty libovolného řádu přes charakteristickou rovnici – i násobné a komplexní kořeny (komplexní tvar řešení a jeho převod na reálný podle Moivreovy věty) – a s pravou stranou ve tvaru P(n)·qⁿ (i cos nφ, sin nφ, rezonance a součet pravých stran). Počáteční podmínky určí konstanty; jako kontrolu aplikace spočítá další členy z rekurence a porovná je se vzorcem.
Čipem „Metoda“ jde zvolit i vytvořující funkci (A(x) = Σ aₙxⁿ, parciální zlomky, geometrické řady), mocniny matice (diagonalizace) nebo u 1. řádu sčítání. Rekurenci 1. řádu s proměnným koeficientem (aₙ₊₁ = (n + 1)aₙ) vyřeší součinem (faktoriály), převoditelné nelineární rekurence substitucí bₙ = 1/aₙ nebo bₙ = ln aₙ. Soustavu dvou rekurencí vyřeší vyloučením jedné posloupnosti nebo maticí, rekurenci „rozděl a panuj“ T(n) = aT(n/b) + f(n) substitucí n = bᵏ – i s odhadem podle mistrovské věty.
S operací „Vytvořující funkce“ aplikace najde vytvořující funkci posloupnosti zadané vzorcem (n² + 2ⁿ) nebo prvními členy (1, 0, 1, 0, …), a obráceně z funkce A(x) vzorec pro aₙ. Počet celočíselných nezáporných řešení rovnice x₁ + x₂ + … = N (i s mezemi nebo koeficienty – placení mincemi) spočítá jako koeficient vytvořující funkce.
Graf ukáže členy posloupnosti jako body (u soustavy obě posloupnosti).
Jak zadat
a(n+2) = 5a(n+1) - 6a(n), a(0) = 1, a(1) = 4 | Zápis se závorkami, podmínky za čárkou. |
a_{n+2} = 5a_{n+1} - 6a_n | Zápis s indexy (i z fotky). Bez podmínek vyjde obecné řešení s konstantami C₁, C₂. |
F_n = F_{n-1} + F_{n-2}, F_1 = F_2 = 1 | Index může klesat (aₙ₋₁, aₙ₋₂); stejnou hodnotu lze zadat více členům. |
a_{n+1} = a_n + 2b_n | Soustava – rovnice na řádcích, podmínky na posledním. |
T(n) = 2T(n/2) + n, T(1) = 1 | Rozděl a panuj – člen v n/b. |
n^2 + 2^n | Vzorec posloupnosti s operací „Vytvořující funkce“ (i aₙ = …). |
1, 0, 1, 0, ... | První členy posloupnosti oddělené čárkou. |
1/(1 - x - x^2) | Vytvořující funkce v x (i A(x) = …) – vzorec pro aₙ. |
počet řešení x_1 + x_2 + x_3 = 10, x_1 <= 3 | Počet nezáporných celočíselných řešení s mezemi. |
Ukázky
a_{n+2} = 5a_{n+1} - 6a_n, a_0 = 1, a_1 = 4


F_n = F_{n-1} + F_{n-2}, F_0 = 0, F_1 = 1


a_{n+2} = 2a_{n+1} - 2a_n, a_0 = 1, a_1 = 2



a_{n+2} = 4a_{n+1} - 4a_n + n, a_0 = 0, a_1 = 0



a_{n+2} = 5a_{n+1} - 6a_n, a_0 = 1, a_1 = 4 Vytvořující funkce


a_{n+2} = 5a_{n+1} - 6a_n, a_0 = 1, a_1 = 4 Mocniny matice



a_{n+1} = 2a_n + 1, a_0 = 0 Sčítání


a_{n+1} = (n+1)a_n, a_0 = 1


a_{n+1} = a_n/(1 + a_n), a_0 = 1



a_{n+1} = a_n + 2b_n
b_{n+1} = 3a_n + b_n
a_0 = 1, b_0 = 0



T(n) = 2T(n/2) + n, T(1) = 1


n^2 + 2^n Vytvořující funkce


1/(1 - x - x^2) Vytvořující funkce


počet řešení x_1 + x_2 + x_3 = 10, x_1 <= 3
Známá omezení
- Zatím neumí: lineární rekurence s proměnnými koeficienty vyššího řádu, soustavy tří a více rekurencí, rozděl a panuj s více členy (T(n/2) a T(n/3)) a nelineární rekurence, které uvedené substituce nepřevedou na lineární.