序列求和V2

本文介绍了一种计算特殊形式级数∑i=1nri∗ik的巧妙方法,通过数学转换,将原问题转化为更易求解的形式,利用二项式定理和递推思想,实现了O(n^2)的复杂度求解。

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题目:计算∑i=1nri∗ik\sum_{i=1}^nr^i*i^ki=1nriik其中n≤109,k≤103n\le10^9,k\le10^3n109,k103
一个非常巧妙的转化,设
S(x)=∑i=1nri∗ixS(x)=\sum_{i=1}^nr^i*i^xS(x)=i=1nriix
我们要求的就是S(k)S(k)S(k)
考虑将式子变形
S(k)=∑i=1nri∗ikS(k)=\sum_{i=1}^nr^i*i^kS(k)=i=1nriik
rS(k)=∑i=2n+1ri∗(i−1)krS(k)=\sum_{i=2}^{n+1}r^i*(i-1)^krS(k)=i=2n+1ri(i1)k
(r−1)S(k)=nk∗rn+1−r+∑i=2nri∗((i−1)k−ik)(r-1)S(k)=n^k*r^{n+1}-r+\sum_{i=2}^nr^i*((i-1)^k-i^k)(r1)S(k)=nkrn+1r+i=2nri((i1)kik)
后面部分用二项式展开∑i=2nri∗((i−1)k−ik)\sum_{i=2}^nr^i*((i-1)^k-i^k)i=2nri((i1)kik)
=∑i=2nri∗∑j=0k−1Ckj∗(−1)k−j∗ij=\sum_{i=2}^nr^i*\sum_{j=0}^{k-1}C_k^j*(-1)^{k-j}*i^j=i=2nrij=0k1Ckj(1)kjij
=∑j=0k−1Ckj∗(−1)k−j∑i=2nri∗ij=\sum_{j=0}^{k-1}C_k^j*(-1)^{k-j}\sum_{i=2}^nr^i*i^j=j=0k1Ckj(1)kji=2nriij
=∑j=0k−1Ckj∗(−1)k−j∗(S(j)−r)=\sum_{j=0}^{k-1}C_k^j*(-1)^{k-j}*(S(j)-r)=j=0k1Ckj(1)kj(S(j)r)
于是可以O(n2)O(n^2)O(n2)递推

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