如何使用数学归纳法证明a_k> 0的度k的每个多项式都属于theta(n ^ k)?

问题描述 投票:1回答:1

[问题如下:证明每个度为k的多项式p(n)= a_k n ^ k + a_k-1 n ^ k-1 + ... + a_0(a_k> 0)属于theta(n ^ k)。

我不确定从哪里开始。

algorithm discrete-mathematics
1个回答
0
投票

为了证明度数k的每个多项式都是O(n ^ k),我们必须证明存在常数n0和c,使得对于n> n0,a_k n ^ k + a_k-1 n ^ k-1 +… + a_0 <= c * n ^ k。如果我们选择c = | a_k | + | a_k-1 | +…+ | a_0 |,那么很容易验证RHS是否必须大于或等于LHS;不能这样,因为LHS中的每个术语都必须与RHS中的一个术语相对应,该术语必须大于或等于它。

为了证明每个k阶多项式都是Omega(n ^ k),我们必须证明存在常数n0和c,使得对于n> n0,a_k n ^ k + a_k-1 n ^ k-1 +… + a_0> = c * n ^ k。为了证明这一点,取c = a_k /2。然后我们可以从两边减去a_k / 2 n ^ k以获得a_k / 2 n ^ k + a_k-1 n ^ k-1 +…+ a_0> = 0。多项式最多有k个实根;令n0为多项式的最大实根。然后,对于所有n> n0,多项式必须保持为非负或非正。假设它仍然是非阳性的。然后a_k / 2 n ^ k <= a_k-1 n ^ k-1 +…+ a_0。除以n ^ k得到a_k / 2 <= a_k-1 / n +…a_0 / n ^ k。这个不等式的RHS是严格减小的函数,随着n的增加而无穷大,趋近于零;因此,这种不平等一般不能成立。因此,多项式在最大根n0之后保持非负值。因此,原始多项式被确认为Omega(n ^ k),其中c = a_k / 2且n0等于多项式a_k / 2 n ^ k +…+ a_0的最大根。

因为每个次数的多项式同时为O(n ^ k)和Omega(n ^ k),因此它也是Theta(n ^ k)。

© www.soinside.com 2019 - 2024. All rights reserved.