1、=2个(即1和2两个长度为1的字符串)。所证结论成立;归纳假设当n=m(1mk)时,假设所证结论成立。即,0出现偶数次,长度为m的字符串有归纳当n=k+1时,0出现偶数次,长度为k+1的字符串包括两部分:(1)给0出现偶数次,长度为k的字符串后面再增加一位不是0的数(只能是1或2),因此,按乘法原理,由归纳假设,此种字符串有2=3k+1个;(2)给0出现奇数次,长度为k的字符串后面再增加一位是0的数,因此,按乘法原理,由归纳假设,此种字符串有1=所以,按加法原理,0出现偶数次,长度为k+1的字符串共有(3k+1)+ =个。归纳完毕。方法二:采用指数型母函数方法设:an0出现偶数次,长度为n的字
2、符串的个数,则an的指数型母函数所以,(规定a0=1)。(b)利用组合意义法来证考虑0出现偶数次,长度为n的字符串的个数。根据上面(a),已证其个数为;另一方面,相当于先从n个位置中选取2m(02mn)个(有种选择)放置上数0,再在剩下的n-2m个位置上放置数1或2(有2n-2m种放法),按乘法原理,是个,m=0,1,2,q ()的方案数。按加法原理,此方案数为。因此,我们有1-26.在由n个0及n个1构成的字符串中,任意前k个字符中,0的个数不少于1的个数的字符串有多少?解.转化为格路问题(弱领先条件参见P36例4该例是强领先条件)。即从(0,0)到(n,n),只能从对角线上方走,但可以碰到
3、对角线。它可看作是从(0,1)到(n,n+1)的强领先条件(只能从对角线上方走,但不可以碰到对角线)的格路问题。更进一步的,它可看作是从(0,0)到(n,n+1)的强领先条件的格路问题(因为此种格路第一步必到(0,1)格点)。故这样的字符串有-=C(2n,n)-C(2n,n-1)个。1-27.在1到n的自然数中选取不同且互不相邻的k个数,有多少种选取方案?解.设:g(n,k)为从1n中选取不同且互不相邻的k个数的方案数。于是,按这k个数中有无数n而分为两种情况:(1)若选n,则必不能选n-1,故此种方案数为g(n-2,k-1);(2)若不选n,则可以选n-1,故此种方案数为g(n-1,k);所
4、以,按加法原理,总的方案数g(n,k)=g(n-2,k-1)+g(n-1,k)。且只有当n2k-1时,g(n,k)0;否则g(n,k)=0。因此,可给定初始值:g(2k-1,k)=1,g(2k-2,k)=0。2-18.在一圆周上取n个点,每一对顶点可做一弦。不存在三弦共点的现象,求弦把圆分割成几部分?解.(参见 P98例6)设an为过n个点的每两点作一条弦,且不存在三弦共点的现象,弦把圆分割成部分的个数。其中过n-1个点所作弦把圆分割成的部分为an-1,第n个点可以引出n-1条弦,第一条弦增加一个部分,第二条弦增加1(n-3)+1个部分,第三条弦增加2(n-4)+1个部分,第k条弦增加(k-1
5、)(n-k-1)+1个部分,第n-1条弦增加(n-1-1)(n-(n-1)-1)+1=1个部分。故 且 , 从而有 于是 同理可得 故有 对应的特征方程为 即 r=1是5重根所以n=2时,a2=A=2n=3时,a3=A+B=4, B=2n=4时,a4=A+2B+C=8, C=2n=5时,a5=A+3B+3C+D=16, D=2n=6时,a6=A+4B+6C+4D+E=31, E=1或 2-19.求n位二进制数中相邻两位不出现11的数的个数。ann位二进制数种相邻两位不出现11的数的个数;n位二进制数种相邻两位不出现11的数的个数,可分为两个部分:(1)第n位是0,这时第n-1位既可以是0又可以
6、是1,故从第1位到第n-1位形成n-1位二进制数中相邻两位不出现11的数,相应的数的个数为an-1;(2)第n位是1,这时第n-1位只能是0,第n-2位既可以是0又可以是1,故从第1位到第n-2位形成n-2位二进制数中相邻两位不出现11的数,相应的数的个数为an-2;因此,按加法原理,n位二进制数中相邻两位不出现11的数的个数an= an-1+an-2 。初始条件a1=2,a2=3因此,显然有an=Fn+2所以,n位二进制数中相邻两位不出现11的数的个数是2-20.从n个文字中取k个文字作允许重复的排列,但不允许一个文字连续出现三次,求这样的排列的数目。ak从n个文字中取k个文字作允许重复的排
7、列,没有一个文字连续出现三次,这样的排列的数目;从n个文字中取k个文字作允许重复的排列,没有一个文字连续出现三次,这样的排列的数目,可分为两个部分:(1)第k位与第k-1位不相同,因此,在前k-1位已形成满足条件的k-1位排列时,第k位只能有n-1种选择,相应的排列个数为(n-1)ak-1;(2)第k位与第k-1位相同,因此,在前k-2位已形成满足条件的k-2位排列时,第k位与第k-1位一起只有n-1种选择,相应的排列个数为(n-1)ak-2;因此,按加法原理,从n个文字中取k个文字作允许重复的排列,没有一个文字连续出现三次,这样的排列的数目ak=(n-1)ak-1+(n-1)ak-2 。初始
8、条件:a1=n,a2=n2,a3=n3-n方程为:r2-(n-1)r-(n-1)=0根为:故递归方程的通解为:ak=Ak+Bk利用方程组:A+B=nA2+B2=n2利用根,满足方程,可得方程组:解之,得所以,从n个文字中取k个文字作允许重复的排列,没有一个文字连续出现三次,这样的排列的数目2.42. 设an满足an - an-1- an-2 = 0,bn满足bn - 2bn-1- bn-2 = 0,cn = an + bn,n =0, 1, 2, 3, ,试证序列cn满足一个四阶线性常系数齐次递推关系。解方法一:(特征系数法)由于序列an满足递推关系:an - an-1- an-2 = 0 故
9、显然也满足递推关系:(an - an-1- an-2) + A1(an-1 - an-2- an-3) + A2(an-2 - an-3- an-4) = 0这里A1,A2为任意常数整理为:an + (A1 - 1)an-1+ (A2 - A1 - 1)an-2 - (A1 + A2)an-3 - A2an-4 = 0 由于序列bn满足递推关系:bn - 2bn-1- bn-2 = 0 故显然也满足递推关系:(bn - 2bn-1- bn-2) + B1(bn-1 - 2bn-2- bn-3) + B2(bn-2 - 2bn-3- bn-4) = 0这里B1,B1为任意常数bn + (B1 -
10、 2)bn-1+ (B2 - 2B1 - 1)bn-2 - (B1 + 2B2)bn-3 - B2bn-4 = 0 令:解之得:将此解代入和,有:an - 3an-1 + 3an-3 + an-4 = 0 bn - 3bn-1 + 3bn-3 + bn-4 = 0 将+,并注意到cn = an + bn,我们有:cn - 3cn-1 + 3cn-3 + cn-4 = 0 这就是序列cn所满足的四阶线性常系数齐次递推关系。(特征根法)序列an的递推关系:an - an-1- an-2 = 0 特征方程: 2 - - 1 = 0特征根:1 =,2 =故其通解为:bn = A()n + B()n序列
11、bn的递推关系: 2 - 2 - 1 = 0bn = C()n + D()n 于是有:cn = an + bn = A()n + C(因此序列cn所满足的线性常系数齐次递推关系的特征多项式为:( -)( -) -() -() = 0( 2 - - 1)( 2 - 2 - 1) = 0再整理为: 4 - 3 3 + 3 + 1 = 0因此,对应的四阶线性常系数齐次递推关系为:cn - 3cn-1 + 3cn-3 + cn-4 = 0 。2.43.在习题2.42中,若cn = anbn,试讨论之。解(特征根法)cn = anbn = A()n C()n = AC()n()n + AD(+ BC()n + BD( - () -) 2 - () - ()2 2 - ()2 = 0 4 - 2 3 - 7 2 - 2 + 1 = 0cn - 2cn-1- 7cn-2 - 2cn-3 + cn-4 = 0 。2.44. 设an和bn均满足递推关系xn + b1xn-1+ b2xn-2 = 0,试证:(a) anbn满
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