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
- 分割統治の漸化式の厳密な解(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(20 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。
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。