程序員的數(shù)學(xué)I

遞歸——自己定義自己2

  • 思考:和的定義

假設(shè)n為0以上的整數(shù),使用遞歸的方式從0到n的整數(shù)之和。

  1. n=0時(shí), S(n)=0
  2. n>1時(shí),n=S(n-1) (n=1,2,3...)
    解析式 S(n)= n x (n+1) / 2 (高斯的斷言)

斐波那契數(shù)列

  • 思考:有一種動(dòng)物,TA出生2天后,就開始以每天1只的速度繁殖后代。假設(shè)第1天,有一只這樣的動(dòng)物(該動(dòng)物剛出生,從第3天起繁殖后代)。問,到第11天,共有多少只?

思路,按順序思考,找出規(guī)律。

  1. 第1天,只有1只動(dòng)物
  2. 第2天,只有1只動(dòng)物,還沒有繁衍后代
  3. 第3天,第1天的1只動(dòng)物,繁殖1個(gè)后代,合計(jì)2只
  4. 第4天,第1天的1只動(dòng)物,又繁殖1個(gè)后代
    第3天出生的還沒有開始繁殖,總共3只
  5. 第1天和第3天出生的2只動(dòng)物各繁殖1個(gè)后代。
    第4天出生的1只動(dòng)物還沒繁殖后代,合計(jì)5只。
    進(jìn)行歸納的時(shí)候,不用想著第n天幾只,可以如下思考:
  • 第n-1天出生的動(dòng)物,在第n天還活著
  • 第n-2天以前出生的動(dòng)物,在第n天后會(huì)繁殖1個(gè)后代
  • 總結(jié)出遞推公式:
    若設(shè)第n天的動(dòng)物總數(shù)為F(n),則
    F(n)=F(n-1)+F(n-2)
    第n天的動(dòng)物數(shù) = 第n-1天前的動(dòng)物數(shù) + 第n-2天前出生的動(dòng)物數(shù)
    在這里,為了讓等式成立(即讓n=2時(shí),公式成立),定義F(0)=0,F(xiàn)(1)=1,F(xiàn)(n)=F(n-1)+F(n-2)
    由此,我們可以推斷出:
    F(0) = 0
    F(1) = 1
    F(2) = F(1) + F(0) = 1 + 0 = 1
    F(3) = F(2) + F(1) = 1 + 1 = 2
    F(4) = F(3) + F(2) = 2 + 1 = 3
    F(5) = F(4) + F(3) = 3 + 2 = 5
    ...
    F(11) = F(10) + F(9) = 55 + 34 = 89
  • 問題中出現(xiàn)的數(shù)列:
    0,1,1,2,3,4,5,13,18,21,34,55,89, ...
    是在13世紀(jì)由數(shù)學(xué)家斐波那契發(fā)現(xiàn)的,因此稱為斐波那契數(shù)列

斐波那契數(shù)列是非常優(yōu)美的,用它出現(xiàn)的變形非常多,我找了幾個(gè)利用TA作的圖:

斐波那契數(shù)列作圖
斐波那契螺旋
自然界的斐波那契

帕斯卡三角形

這個(gè)用文字描述非常累贅,公式不太好表達(dá),因?yàn)楹?jiǎn)書不支持LaTex,所以就不寫了。

楊輝三角形: 除每行最左側(cè)與最右側(cè)的數(shù)字以外,每個(gè)數(shù)字等于它的左上方與右上方兩個(gè)數(shù)字之和:

初始
加好之后
楊輝三角形

思考題:

  1. 遞歸形式畫一棵樹
  2. 謝爾平斯基三角形

總結(jié),把握結(jié)構(gòu)是“分解”整個(gè)問題的突破口

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