下降幂生成函数:
f
(
x
)
=
∑
i
=
0
a
i
x
i
‾
f(x) = \sum_{i=0} a_i x^{\underline i}
f(x)=∑i=0aixi
指数生成函数:
f
2
(
x
)
=
∑
i
=
0
a
i
i
!
x
i
f_2(x) = \sum_{i=0}\frac {a_i}{i!} x^{i}
f2(x)=∑i=0i!aixi
对于
f
(
x
)
f(x)
f(x)的点值指数生成函数:
g
(
x
)
=
∑
i
=
0
f
(
i
)
i
!
x
i
g(x) = \sum_{i=0}\frac {f(i)}{i!}x^i
g(x)=∑i=0i!f(i)xi
考虑对于 x n ‾ x^{\underline n} xn的点值指数生成函数, g [ x n ‾ ] ( x ) = ∑ i = n i n ‾ x i i ! = ∑ i = n i ! i ! ∗ ( i − n ) ! x i = ∑ i = 0 1 i ! x i ∗ x n = e x x n g[x^{\underline n}](x) = \sum_{i=n} i^{\underline n}\frac {x^i}{i!} = \sum_{i=n} \frac {i!}{i! * (i-n)!} x^i = \sum_{i=0} \frac 1{i!} x^i * x^n = e^x x^n g[xn](x)=∑i=nini!xi=∑i=ni!∗(i−n)!i!xi=∑i=0i!1xi∗xn=exxn
(直观上来讲,就是 x n ‾ x^{\underline n} xn的点值和阶乘很有关系,乘乘除除就变成 e x e^x ex了。)
那么对于下降幂生成函数
f
(
x
)
f(x)
f(x)的点值指数生成函数:
g
[
f
(
x
)
]
(
x
)
=
∑
i
=
0
g
[
a
i
i
!
x
i
‾
]
(
x
)
=
∑
i
=
0
a
i
i
!
e
x
x
i
=
e
x
∑
i
=
0
a
i
i
!
x
i
=
e
x
f
(
x
)
g[f(x)](x) = \sum_{i=0}g[\frac {a_i}{i!} x^{\underline i}](x) = \sum_{i=0} \frac{a_i}{i!} e^x x^i=e^x\sum_{i=0}\frac {a_i}{i!} x^i = e^xf(x)
g[f(x)](x)=∑i=0g[i!aixi](x)=∑i=0i!aiexxi=ex∑i=0i!aixi=exf(x)
所以对于下降幂生成函数
f
(
x
)
f(x)
f(x),他的点值生成函数为
f
(
x
)
e
x
f(x)e^x
f(x)ex,
对于点值生成函数
g
(
x
)
g(x)
g(x),他的原函数的下降幂生成函数为
g
(
x
)
e
−
x
g(x)e^{-x}
g(x)e−x
相当于幂级数多项式用FFT来求在单位根下的点值,而下降幂多项式用乘上
e
x
e^x
ex求非负整数下的点值(除上阶乘)。
这个变换太美妙了。
注意下降幂不除阶乘但是点值除阶乘。
应用1:
【模板】第二类斯特林数·行
x
n
=
∑
i
=
0
n
{
i
n
}
x
i
‾
x^n = \sum_{i=0}^n \begin{Bmatrix} i\\n \end{Bmatrix}x^{\underline i}
xn=i=0∑n{in}xi
那么就是一个点值生成函数转为下降幂生成函数,直接在指数生成函数的意义下
×
e
−
x
\times e^{-x}
×e−x即可。
操作:
下降幂多项式的平移:
下降幂二项式定理
(
a
+
b
)
n
‾
=
∑
i
=
0
n
(
n
i
)
a
i
‾
b
n
−
i
‾
(a+b)^{\underline n}=\sum_{i=0}^n \binom{n}ia^{\underline i}b^{\underline {n-i}}
(a+b)n=∑i=0n(in)aibn−i
证明:
∑
i
=
0
n
(
n
i
)
(
a
i
)
(
b
n
−
i
)
i
!
(
n
−
i
)
!
=
n
!
∑
i
=
0
n
(
a
i
)
(
b
n
−
i
)
=
n
!
(
a
+
b
n
)
=
(
a
+
b
)
n
‾
\sum_{i=0}^n \binom ni\binom ai\binom b{n-i}i!(n-i)! = n! \sum_{i=0}^n \binom ai \binom b{n-i} = n!\binom {a+b}n = (a+b)^{\underline n}
∑i=0n(in)(ia)(n−ib)i!(n−i)!=n!∑i=0n(ia)(n−ib)=n!(na+b)=(a+b)n