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http://blog.csdn.net/explore_knight/archive/2007/09/17/1788046.aspx
这里只考虑形如:

T(n)=c1T(n-1)+c2T(n-2)+…+ ckT(n-k)+f(n),n≥k (6.18)

的递归方程。其中ci (i=l,2,…,k)为实常数,且ck≠0。它可改写为一个线性常系数k阶非齐次的差分方程:

T(n)-c1T(n-1)- c2T(n-2)-…-ckT(n-k)=f(n),n≥k (6.19)

(6.19)与线性常系数k阶非齐次常微分方程的结构十分相似,因而解法类同。限于篇幅,这里直接给出(6.19)的解法,略去其正确性的证明。

第一步,求(6.19)所对应的齐次方程:

T(n)-c1T(n-1)- c2T(n-2)-…-ckT(n-k)=0 (6.20)

的基本解系:写出(6.20)的特征方程:

C(t)=tk-c1tk-1-c2tk-2 -…-ck=0 (6.21)

若t=r是(6.21)的m重实根,则得(6.20)的m个基础解rn,nrn,n2rn,…,nm-1rn;若ρeiθ和ρe-iθ是(6.21)的一对l重的共扼复根,则得(6.20)的2l个基础解ρncosnθ,ρnsinnθ,nρncosnθ,nρnsinnθ,…,nl-1ρncosnθ,nl-1ρncosnθ。如此,求出(6.21)的所有的根,就可以得到(6.20)的k个的基础解。而且,这k个基础解构成了(6.20)的基础解系。即(6.20)的任意一个解都可以表示成这k个基础解的线性组合。

第二步,求(6.19)的一个特解。理论上,(6.19)的特解可以用Lagrange常数变易法得到。但其中要用到(6.20)的通解的显式表达,即(6.20)的基础解系的线性组合,十分麻烦。因此在实际中,常常采用试探法,也就是根据f(n)的特点推测特解的形式,留下若干可调的常数,将推测解代人(6.19)后确定。由于(6.19)的特殊性,可以利用迭加原理,将f(n)线性分解为若干个单项之和并求出各单项相应的特解,然后迭加便得到f(n)相应的特解。这使得试探法更为有效。为了方便,这里对三种特殊形式的f(n),给出(6.19)的相应特解并列在表6-1中,可供直接套用。其中pi,i=1,2,…,s是待定常数。

表6-1 方程(6.19)的常用特解形式

f(n)的形式  条    件  方程(6.19)的特解的形式 


{此处无法正常显示,请看原文。}



第三步,写出(6.19)即(6.18)的通解

 (6.22)

其中{Ti(n),i=0,1,2,…,n}是(6.20)的基础解系,g(n)是(6.19)的一个特解。然后由(6.18)的初始条件

T(i)=Ti ,i=1,2,…,k-1

来确定(6.22)中的待定的组合常数{ai},即依靠线性方程组

 

 

解出{ai},并代回(6.22)。其中βj=Tj-g(j),j=0,1,2,…,k-1。

第四步,估计(6.22)的渐近阶,即为所要求。

下面用两个例子加以说明。

例l 考虑递归方程

 

它的相应特征方程为:

C(t)=t2-t-1=0

解之得两个单根和。相应的(6.20)的基础解系为{r0n,r1n}。相应的(6.19)的一个特解为F*(n)=-8,因而相应的(6.19)的通解为:

F(n)=a0r0n +a1r1n- 8

令其满足初始条件,得二阶线性方程组:

 

 

 

解之得,,从而

 

于是

例2 考虑递归方程

T(n)=4T(n-1)-4T(n-2)+2nn (6.23)

和初始条件T(0)=0,T(1)=4/3。

它对应的特征方程(6.21)为

C(t)=t2-4t+4=0

有一个两重根r =2。故相应的(6.20)的基础解系为{2n,2nn}。由于f(n)=2nn,利用表6-1,相应的(6.19)的一个特解为

T*(n)=n2(p0+p1n)2n,

代人(6.23),定出p0=1/2,p1=1/6。因此相应的(6.19)的通解为:

T(n)=a02n+a1n2n+n2(1/2+n/6)2n,

令其满足初始条件得a0=a1=0,从而

T(n)=n2(1/2+n/6)2n

于是T(n)=θ(n32n)。

 

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