离散 #离散#数学

8.求和与渐近

Shane Lorien

求和和渐近符号的介绍。

调和级数

一些木块通过堆叠能超出桌子多长?一种处理方法是贪心法,从最上方开始,移动直到不能移动为止。

记末状态第 块距离桌子边缘的距离为 ,贪心下上面 块质心应该恰好在第 块的边缘。 。那么利用质心的定义,有:

代入 得到:

也就是说第 块比第 块多了 。那么利用 就有:

实际上,求和

被称为调和级数。他是发散的,因为 加到 一定大于 。 如果注意力涣散注意不到这一点,我们可以使用积分估计。由于 ,并计算

那么就得到

也就是说,,这也给出了 发散的证据。同时,他们的差是收敛的,也就是欧拉常数:

阶乘

我们熟知的

并不能很好地看出 有多大,一种简单的想法是取对数得到

然后我们运用积分估计, ,计算

那么就是

还原成阶乘就得到

这就清楚多了。但实际上可以更加精确。

斯特林公式(Stirling’s Formula)

其中 ,从而 较大的时候 几乎可以忽略。那么就有

渐近记号

我们已经熟悉了

波浪号(tilde)

记号

就是说 增长得没有 快。记号可能是 (但不会写大于)或者 或者 。要证明,只要考虑比值极限是否有限即可。

例如, ,其中 是常数。

记号

与大 对应,表示了增长的下界。所以对应的可以说 Thm : .

记号 如果既有 又有 ,也就是比值的极限大于 而且有限。

那么自然就会想到还有小于号和大于号。对应就是

记号

记号

一个神秘的证明:

,那么

[!证明] 利用归纳法。 归纳假设为

奠基步: 显然成立。

归纳步:假设 成立, 从而由归纳公理,命题成立。

归纳假设假定了 ,这实际上是不合理的。

所以尽量不要在归纳法中运用渐近记号。