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アルゴリズムと計算量の問題

難易度 1教科書の例題レベル大学数学 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き、分割と統合に の手間をかける。その計算時間 は、 以上の整数 に対して のとき、次の漸化式で与えられる。

を の式で求めよ。

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

分割統治の漸化式の厳密な解の技能を使います。 とおき、 として についての漸化式に直しましょう。

ヒント 2

の両辺を で割り、 とおくと階差型(等差数列)の漸化式になります。

ヒント 3

、 となるので、 は初項 、公差 の等差数列です。最後に で戻しましょう。

答えと解説

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解説を読む

手順1: とおいて の漸化式に直す。

( は 以上の整数)とおく。 のとき なので、漸化式は

となる。

手順2: で割って階差型にする。

両辺を で割ると

そこで とおくと

手順3: を求める。

は初項 、公差 の等差数列なので

手順4:もとに戻す。

より

確かめ: のとき、漸化式から 、式から 。 のとき、漸化式から 、式から 。どちらも一致する。

よって である。

別解

とおき、 とする。漸化式は ()。
両辺を で割ると 。
よって は公差 の等差数列で、 より 。
ゆえに 。
検算: のとき 。 のとき 、公式では で一致。 のとき 、公式では で一致。

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