
【計】 generated function; generation function
在數學和計算機科學領域,生成函數(Generating Function)是一種将序列編碼為形式幂級數系數的工具,用于研究序列性質、求解遞推關系或進行組合計數。以下是漢英詞典角度的詳細解釋:
漢語定義
生成函數是将離散數列 ({a_n})(如 (a_0, a_1, a_2, ldots))映射為形式幂級數的函數,其系數對應序列的每一項。
英語對應:Generating Function (GF) encodes a sequence ({a_n}) into a formal power series (G(an; x) = sum{n=0}^{infty} a_n x^n).
數學表達
普通生成函數(Ordinary Generating Function, OGF)的标準形式為:
$$ G(x) = sum_{k=0}^{infty} ak x^k $$
指數生成函數(Exponential Generating Function, EGF)則為:
$$ E(x) = sum{k=0}^{infty} a_k frac{x^k}{k!} $$
序列分析
通過生成函數的代數運算(如加法、乘法、求導),可推導序列的遞推關系、閉式解或漸進行為。
例:斐波那契數列的生成函數 (F(x) = frac{x}{1-x-x}),其級數展開系數即為序列值。
組合計數
在組合數學中,生成函數用于計算離散結構的可能配置數量。
例:若 (a_k) 表示大小為 (k) 的組合對象數,則 (G(x)) 的系數對應計數結果。
問題求解
生成函數可将複雜問題轉化為幂級數運算,簡化概率模型、整數分拆等問題的求解過程。
《組合數學》(Richard P. Stanley)
經典教材系統闡述生成函數在組合計數中的應用,包括有理生成函數與代數生成函數的分類。
劍橋大學出版社鍊接(需訂閱訪問)
Wolfram MathWorld
"Generating Function" 詞條提供數學定義、分類及基礎性質。
MIT OpenCourseWare
課程講義《Applied Combinatorics》第4章詳述生成函數與組合問題的關聯。
類型 | 數學形式 | 典型應用場景 |
---|---|---|
普通生成函數 (OGF) | (G(x)=sum a_n x^n) | 組合計數、整數分拆 |
指數生成函數 (EGF) | (E(x)=sum a_n frac{x^n}{n!}) | 帶标籤結構的計數問題 |
狄利克雷生成函數 (DGF) | (D(s)=sum frac{a_n}{n^s}) | 數論中的乘性函數分析 |
注:因未搜索到可直接引用的線上漢英詞典資源,本文定義部分綜合了權威數學教材與學術平台内容。建議讀者結合專業文獻深化理解。
生成函數(Generating Function)在不同領域有不同含義,以下是兩種常見解釋:
生成函數是一種将數列編碼為多項式系數的方法,通過研究其形式來揭示數列性質。主要類型包括:
普通生成函數(OGF)
形式為:
$$
G(an; x) = sum{n=0}^{infty} a_n x^n
$$
用于解決遞推關系或組合計數問題。例如,斐波那契數列的生成函數可推導通項公式。
指數生成函數(EGF)
形式為:
$$
E(an; x) = sum{n=0}^{infty} a_n frac{x^n}{n!}
$$
適用于排列、組合等與階乘相關的問題。
應用場景:
在計算機科學中(如Python),生成器函數(Generator Function)是一種特殊函數,通過 yield
關鍵字逐步生成值,而非一次性返回所有結果。
特點:
示例:
def fibonacci():
a, b = 0, 1
while True:
yield a
a, b = b, a + b
需根據上下文判斷具體含義:
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