アルゴリズムと計算量の問題
ある分割統治アルゴリズムの計算時間 は、 以上の整数 に対して のとき、次の漸化式で与えられる。
の形の に限って を考えるとき、 となる関数 を求めよ。答えは の中身の式(定数倍を除いた最も簡単な形。例:)で答えよ。
この問題で使うもの
- 分割統治の漸化式の厳密な解(説明と入口の問題)
- マスター定理(説明と入口の問題)
- 階差数列と階差型の漸化式(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(30 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
一覧で見る(前提が先)
- 小数の四則計算
- 分数のたし算・ひき算
- 分数のかけ算・わり算
- 小数と分数のまじった計算
- 逆算(□ を求める)
- 正負の数の加法・減法
- 四則の混じった計算の順序
- 正負の数の乗除・累乗と四則混合
- 分配法則を使った計算のくふう
- 文字式の計算(同類項・分配法則)
- 1 次方程式の解き方
- 連立方程式の解き方(加減法・代入法)
- 等差数列・等比数列の一般項
- 型の漸化式
- 等間隔にならんだ数の和
- 等差・等比数列の和と Σ
- 階差数列と階差型の漸化式
- (等差)×(等比)の数列の和
- 置き換えによる漸化式の解法
- 分割統治の漸化式の厳密な解
- 数列の極限
- 関数の極限
- 約数の見つけ方
- 素因数分解と約数の個数
- 平方根の意味と根号の簡単化
- 根号の乗除と加減
- 指数の拡張と指数関数
- 対数の定義と性質
- 計算量のオーダーの比較
- マスター定理
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
マスター定理の と を比べてみよう。どの場合にも当てはまらないので、 を代入して漸化式を直接解く方針をとる。
ヒント 2
とおくと、 についての簡単な漸化式(和の形)が得られる。
ヒント 3
, となるので 。調和数の増え方と の関係を考える。
答えと解説
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解説を読む
マスター定理が使えるか確認する。 より である。 は より小さいが、どんな に対しても とはならない( のため)。また でもない。したがって標準的なマスター定理の 3 つの場合のどれにも当てはまらないので、直接解く。
漸化式を解く。 とし、 とおく。 のとき、漸化式の両辺を で割ると
すなわち
なので
よって
漸近評価。 積分との比較から が成り立つので 。 より
したがって
答え:
別解
とおき、 とする。、 で である。
両辺を で割り、 とおくと、、 となる。
よって であり、 である。
ゆえに となる。
より である。
検算: のとき 。公式から で一致する。 のとき 。公式から で一致する。
(マスター定理の一般形では扱えないケースで、 は より小さいが多項式的には小さくないため、直接計算した。)