1^k+2^k+3^k+··· ZOJ 3547 UVA 766

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方法一:

首先给出一个神奇的组合数公式: C(n,k)+C(n+1,k)+C(n+2,k)+C(n+3,k)……+C(N,k)

由于: C(n,k)=C(n-1,k)+C(n-1,k-1)

因此 上式  =  - C(n,k+1) +  {  C(n,k+1)+C(n,k)   }  +  C(n+1,k)……

=  - C(n,k+1) +  {C(n+1,k+1}  +  C(n+1,k)…… (发现性质了么??,C(n+1,k+1)又与C(n+1,k)结合)

=  - C(n,k+1)+  C(N+1,k+1)

现在我们来看如何利用上面这种性质:

对于:   i^k   我们写成   F(i)= i*(i+1)*(i+2)……*(i+k-1)=C(i+k-1,k)

如果我们把右边的式子展开: i^k + t1 * i^(k-1) ……+ tk-1 * i , 如果我们知道i^p(p<k)的公式 ,那么合并在一起就可以得到i^k的公式了

设S(k)表示1^k+2^k+3^k……+n^k的和,那么:

F(1)+F(2)+F(3)……+F(n)

=C(1+k-1,k)+C(2+k-1,k)……+C(n+k-1,k)

= C(n+k,k+1)

=  S(k) + t1 * S(k-1) + t2 * S(k-2) …… + tk-1 * S(1) 则可以得到S(k)的表达式

方法二:

对于1^k+2^k+3^k……+n^k  必然能写成多项式:t1 * n^(k+1)  +
t2 * n^k …… 根据这个多项式,我们可以利用高斯消元来求出ti的值 ,由于ti不一定为整数,这里貌似就只能用分数来实现了。

方法三:

设F(K,N) = 1^N+2^N+3^N+4^N+5^N+...+K^N.

我们要讨论的是在O(N^2)时间限制内能求出上式对于任意K的值.

如一般所知,

F(K,1) = (K+1)*K/2

以及N=2时的通式.

那么当N=3,4,5..呢?

下面是求解过程.

假定已经求得了N-1, N-2,...1的通式.

那么对于N,设K固定,表达式简化为Fn

(K+1)^(N+1) = K^(N+1)        + C(N,1)*K^N      + C(N,2)*K^(N-1)       + ... + C(N,N)

K^(N+1)    = (K-1)^(N+1)  + C(N,1)*(K-1)^N + C(N,2)*(K-1)^(N-1) + ... + C(N,N)

... ...

1^(N+1)        = 1^N

上面的K+1个式子,分别将等号右边的第一项移位到等号左边.

(K+1)^(N+1) - K^(N+1)        = C(N,1)*K^N      + C(N,2)*K^(N-1)       + ... + C(N,N)

K^(N+1)    - (K-1)^(N+1)  = C(N,1)*(K-1)^N + C(N,2)*(K-1)^(N-1) + ... + C(N,N)

... ...

1^(N+1)        - 1^N               = 0

左边累加和 = (K+1)^(N+1) - 1,

右边累加和 = C(N,1)*Fn+C(N,2)F(n-1)+ ... + C(N,N)F0

左边=右边,则

Fn=((K+1)^(N+1)-(C(N,2)F(n-1)+ ... + C(N,N)F0 + 1)) / N

得证.

时间: 2024-10-11 06:34:14

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