
【計】 recursion formula
遞推公式 (Recurrence Relation)
遞推公式(英文:Recurrence Relation)是數學與計算機科學中的核心概念,指通過序列中前一項或多項的值來定義後續項的數學表達式。它通過遞歸關系描述序列的生成規則,是動态規劃、算法分析和離散數學的基礎工具。
遞歸定義
遞推公式通過初始項(如 (a_0) 或 (a_1))和遞推關系(如 (an = f(a{n-1})))共同确定整個序列。例如斐波那契數列的遞推公式為:
$$ Fn = F{n-1} + F_{n-2} quad (n geq 2),
$$ 其中初始條件 (F_0 = 0, F_1 = 1)。
與顯式公式的區别
顯式公式(如 (a_n = 2^n))直接計算第 (n) 項,而遞推公式需依賴前項逐步推導,更適合描述具有依賴關系的序列。
在計算機科學中,遞推關系用于分析遞歸算法的時間複雜度(如分治策略中的主定理)。
動态規劃通過存儲子問題的解(如背包問題)避免重複計算,本質是遞推公式的優化實現。
用于描述人口增長、金融複利等離散時間系統的演化規律(如差分方程)。
斐波那契數列的遞推公式 (Fn = F{n-1} + F_{n-2}) 需結合初始條件 (F_0=0, F_1=1) 使用。其計算過程體現了遞歸的鍊式依賴:
權威參考來源
遞推公式是一種通過已知的初始條件和前一項(或前幾項)的值來定義後續項的數學表達式。它廣泛應用于數列、算法設計和離散數學等領域,能夠将複雜問題分解為可重複計算的步驟。
遞推關系
遞推公式由兩個部分組成:
與通項公式的區别
遞推公式需要逐步計算,而通項公式(如 $a_n = 2 + 3(n-1)$)可直接得出任意項的值。前者適合計算機疊代,後者適合理論分析。
斐波那契數列
$Fn = F{n-1} + F_{n-2}$,初始條件 $F_1=1, F_2=1$
每項是前兩項之和,廣泛應用于自然界的分形結構。
等差數列
$an = a{n-1} + d$(d為公差),初始值 $a_1$ 已知
如 $2,5,8,11...$ 的遞推式為 $an = a{n-1} + 3$
通過遞推公式,我們可以将複雜的全局問題轉化為局部關系的重複應用,這種思想在數學建模和編程算法中具有重要價值。
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