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アルゴリズムと計算量の問題

難易度 2教科書の演習問題レベル大学数学 アルゴリズムと計算量

ある分割統治アルゴリズムは、大きさ の入力を大きさ の つの部分問題に分けて再帰的に解く。分割と統合には の手間をかける。入力の大きさは のべき ( は 以上の整数)に限るものとし、計算時間 は次の漸化式で定まるとする。

のときの を の式で表せ。対数を使う場合は、底を明示するか自然対数 を用いて表すこと。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(20 技能)

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

とおいて、 についての漸化式に書き直してみよう。 がどう表されるかに注意する。

ヒント 2

の両辺を で割ると、 がどのような数列になるかが分かる。

ヒント 3

、 となるので、 は等差数列である。あとは を求め、、 を使って の式に戻す。

答えと解説

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解説を読む

とおく。 なので、漸化式は

となる。両辺を で割り、 とおくと

である。よって は初項 、公差 の等差数列で となり、

を得る。 より 、 なので

である。

検算: で、式の値は 。 で、式の値は 。いずれも一致する。

参考(マスター定理による確認):、、 で、 である。 となるので第 2 の場合にあたり、 となる。これは上で求めた厳密解の主要項 と合っている。

別解

とし、 とおく。 なので 、。
両辺を で割り、 とおくと 、。よって 、。
、 なので
。
検算: のとき 。公式は で一致。 のとき 。公式は で一致。

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