ผลรวมของข้อกำหนดของ Landau กลับมาอีกครั้ง


10

ฉันถามคำถาม (เมล็ด) เกี่ยวกับผลรวมของเงื่อนไขของ Landau มาก่อนพยายามวัดอันตรายจากการใช้เครื่องหมาย asymptotics ในทางคณิตศาสตร์ด้วยความสำเร็จที่หลากหลาย

ตอนนี้มากกว่าที่นี่กลับเป็นซ้ำกูรูของเราJeffEไม่เป็นหลักนี้:

∑i=1nΘ(1i)=Θ(Hn)

ในขณะที่ผลลัพธ์สุดท้ายนั้นถูกต้องฉันคิดว่ามันผิด ทำไม? หากเราเพิ่มการมีอยู่ของค่าคงที่ทั้งหมด (เฉพาะขอบเขตบน) เราก็มี

∑i=1nci⋅1i≤c⋅HnH_n

ตอนนี้เราจะคำนวณจากอย่างไร คำตอบคือฉันเชื่อว่าเราไม่สามารถ:ต้องผูกมัดสำหรับทั้งหมดแต่เราได้รับเพิ่มขึ้นเมื่อเติบโตขึ้น เราไม่รู้อะไรเกี่ยวกับพวกเขา อาจขึ้นอยู่กับเป็นอย่างมากดังนั้นเราจึงไม่สามารถคาดเดาขอบเขตได้:จำกัดอาจไม่มีอยู่จริงcc1,…,cncn cinciic

นอกจากนี้ยังมีปัญหาที่ลึกซึ้งของตัวแปรนี้ที่จะไม่มีที่สิ้นสุดทางด้านซ้ายมือ -หรือ ? ทั้งสอง? ถ้า (เพื่อความเข้ากันได้) ความหมายของคืออะไรรู้ว่า ? ไม่เพียง แต่หมายถึง ? ถ้าเป็นเช่นนั้นเราไม่สามารถผูกพันผลรวมได้ดีกว่า(N)innΘ(1/i)1≤i≤nΘ(1)Θ(n)

แล้วนั่นจะทิ้งเราไว้ที่ไหน? มันเป็นความผิดพลาดที่เห็นได้ชัด? อันบอบบาง? หรือเป็นเพียงการใช้สัญลักษณ์ในทางที่ผิดและเราไม่ควรมองสัญญาณเช่นนี้นอกบริบท? เราสามารถกำหนดกฎที่ถูกต้อง (อย่างเข้มงวด) เพื่อประเมินผลรวมของเงื่อนไขของ Landau (แน่นอน) ได้หรือไม่?=

ฉันคิดว่าคำถามหลักคือ:คืออะไร หากเราพิจารณาค่าคงที่ (เนื่องจากอยู่ภายในขอบเขตของผลรวม) เราสามารถสร้างตัวอย่างได้อย่างง่ายดาย ถ้ามันไม่คงที่ฉันก็ไม่รู้ว่าจะอ่านยังไงi


2
คำถามเกี่ยวกับ math.SEนี้เป็นการอ่านที่ดีเกี่ยวกับคณิตศาสตร์กับคำ Landau โดยทั่วไป
— กราฟิลส์

4
จากลิงก์ที่คุณให้คุณสามารถเห็นความเท่าเทียมกันว่าเป็นความสัมพันธ์ย่อยหรือ "อยู่ใน" ความสัมพันธ์ (เช่น ) สำหรับคุณแค่บอกว่ามันล้อมรอบด้านบนและด้านล่างด้วยค่าคงที่ ทำไมไม่เลือกและ ? ∈Θc=min(c1,c2,⋯,cn)C=max(c1,c2,⋯,cn)
— user834

5
แขวนไว้ที่นั่นบัคกี้ ฉันไม่ได้เขียนบทสรุปใด ๆ กับ Theta ในนั้น ฉันเขียนการเกิดซ้ำกับทีอยู่ในนั้น คุณตีความการเกิดซ้ำ " " เป็นอย่างอื่นที่ไม่ใช่ "มีฟังก์ชันเช่นว่า "? t(n)=Θ(1/n)+t(n−1)f∈Θx→∞(x↦1/x)t(n)=f(n)+t(n−1)
— JeffE

4
@ ราฟาเอลไม่การเกิดซ้ำนั้นไม่เหมือนกับการคำนวณทางคณิตศาสตร์เหมือนกับเหตุผลที่คุณอธิบาย! การเกิดซ้ำมีคำหนึ่งเทต้าอยู่ในนั้นซึ่งหมายถึงฟังก์ชันเดียวอย่างไม่น่าสงสัย
— JeffE

2
นั่นไม่ง่ายนัก - ฉันไม่เห็นด้วยอย่างยิ่ง แต่ฉันคิดว่ามันเป็นเรื่องของรสนิยมและประสบการณ์
— JeffE

คำตอบ:


5

ดูเหมาะสมกับฉันในการประชุมต่อไปนี้:

Sn=∑k=1nΘ(1/k)เป็นสัญกรณ์ที่สะดวกสำหรับ

มี (เหมือน ) เช่นนั้นf(x)∈Θ(1/x)x→∞

Sn=∑k=1nf(k)(k)

ดังนั้น (หรือมีสัญกรณ์ในคำตอบนี้ ) คุณจะได้รับไม่ได้จริงๆขึ้นอยู่กับkcickk

ภายใต้การตีความนี้มันเป็นความจริงที่(H_n)Sn=Θ(Hn)

ในความเป็นจริงตามคำตอบของเจฟฟ์เขาแสดงให้เห็นว่าที่ดังนั้นจึงสอดคล้องกับการตีความข้างต้นT(k+1)=f(k)+T(k)f∈Θ(1/k)

ความสับสนดูเหมือนจะเกิดขึ้นจากจิตใจ "unrolling" theและสันนิษฐานว่าฟังก์ชั่นที่แตกต่างกันสำหรับการเกิดแต่ละ ...∑Θ


Jup แต่ทุกสามารถมีฟังก์ชั่นของตัวเองและคงที่ ดังนั้นอนุสัญญานี้ใช้งานได้กับบริบทเท่านั้นนั่นคือถ้าเรารู้ว่าเงื่อนไขของรถม้าสี่ล้อนั้นเกิดขึ้นจากคำจำกัดความที่"เหมือนกัน" (ในและ ) ของการสรุป Θ kn
— กราฟิลส์

2
@Raphael: ดูเหมือนไม่มีความหมายที่จะเหยียดแล้วให้แตกต่างกัน : คงที่ก็จะขึ้นอยู่กับตัวแปร! และมันจะกลายเป็นใช้งานไม่ถูกต้องของΘสมมติว่าΘตัวแปรคือฉัน (หรือkในคำตอบด้านบน) แม้ว่าเราสมมติว่าตัวแปรคือnแต่มันก็ยังไม่มีความหมายสำหรับฉัน fiΘΘikn
— Aryabhata

3
ในหลักการทุกสามารถมีค่าคงที่ของตัวเอง แต่ในบริบทโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่คุณอธิบายก็เป็นที่ชัดเจนว่าทุกΘไม่ได้มีค่าคงที่ของตัวเอง ΘΘ
— JeffE

2
@JeffE: ถูกต้อง เราสามารถมีหลายมีค่าคงที่ของตัวเองตราบใดที่คงมีอย่างต่อเนื่องจริงๆ :-)Θ
— Aryabhata

1
@JeffE เหตุใดคุณจึงไม่เพียงแค่เขียนสิ่งที่คุณหมายถึง แต่ชอบสิ่งที่คลุมเครือ / ผิด? โปรดทราบว่าตอนนี้คำตอบที่อัปเดตของฉันจะเสนอวิธีการดังกล่าว ฉันขอขอบคุณความคิดเห็นที่; downvotes ที่ไม่มีเหตุผลไม่ได้ช่วยให้ฉันเข้าใจว่าทำไมคนดูเหมือนจะปฏิเสธประเด็นของฉัน
— ราฟาเอล

1

ฉันคิดว่าฉันถูกจับปัญหาลง ในสาระสำคัญ: การใช้คำสั่ง Landau จะแยกค่าตัวแปรของฟังก์ชัน summand ออกจากตัวแปรการทำงานของผลรวม เรายังคง (ต้องการ) อ่านพวกเขาเหมือนกันดังนั้นจึงเกิดความสับสน

เพื่อพัฒนามันอย่างเป็นทางการสิ่งที่ไม่

Sn∈∑i=1nΘ(f(i))(1)

จริงๆหมายถึงอะไร ตอนนี้ฉันสมมุติว่าให้i - ไม่ใช่n - กับอนันต์ ถ้าเราปล่อยให้n → ∞ผลรวมทั้งหมดจะประเมินเป็นΘ ( n ) (ถ้าการเรียกนั้นเป็นอิสระจากnและคงที่) ซึ่งผิดอย่างชัดเจน นี่เป็นของแจกแรกที่เราทำกับสิ่งที่หยาบ: ฉันถูกผูกไว้ (และคงที่) ภายในผลรวม แต่เรายังปล่อยให้มันไปไม่สิ้นสุด?Θinn→∞Θ(n)ni

การแปล (สำหรับขอบเขตบนขอบล่างทำงานคล้ายกัน) เราได้รับ(1)

∃f1,…,fn∈Θ(f). Sn≤∑i=1nfi(i)

ตอนนี้เห็นได้ชัดว่า sum- และพารามิเตอร์ - ฉัน decoupled: เราสามารถกำหนดf iเพื่อให้พวกเขาใช้iเป็นค่าคงที่ได้อย่างง่ายดาย ในตัวอย่างจากคำถามเราสามารถกำหนดf i ( j ) = i ⋅ 1iifiiและมีการfi(j)=i⋅1j∈Θ(1/j)

∑i=0nfi(i)"="∑i=0nΘ(1/j)=∑i=0nΘ(1/i)

แต่ผลรวมเดิมอย่างเห็นได้ชัดไม่ได้ประเมินอะไรบางอย่างใน ) ตอนนี้การแลกเปลี่ยนJสำหรับฉัน - ซึ่งเป็นเพียงการเปลี่ยนชื่อ - ในΘอาจจะรู้สึกแปลก ๆ เพราะผมไม่ได้เป็นอิสระของnรับผิดชอบ ผลรวม แต่ถ้าเราคัดค้านถึงตอนนี้เราไม่ควรใช้iในΘในตอนแรก (เหมือนที่มีความแปลก)Θ(Hn)=Θ(log⁡n)jiΘiniΘ

โปรดทราบว่าเราไม่ได้ใช้ประโยชน์จากว่ายังอาจขึ้นอยู่กับnfin

เพื่อสรุปตัวตนที่เสนอคือปลอม แน่นอนเราสามารถเห็นด้วยกับอนุสัญญาว่าด้วยวิธีการอ่านจำนวนเงินดังกล่าวว่าเป็นตัวย่อของการคำนวณอย่างเข้มงวด อย่างไรก็ตามการประชุมดังกล่าวจะไม่สอดคล้องกับคำจำกัดความของรถม้าสี่ล้อ (พร้อมกับการละเมิดปกติของพวกเขา) เป็นไปไม่ได้ที่จะเข้าใจอย่างถูกต้องโดยไม่มีบริบทและทำให้เข้าใจผิด (สำหรับผู้เริ่มต้น) อย่างน้อย - แต่นั่นก็เป็นเรื่องของรสนิยม ?)

มันเกิดขึ้นกับผมว่าเรายังสามารถเขียนว่าสิ่งที่เราหมายและยังคงใช้ประโยชน์จากความสะดวกสบายของเงื่อนไขรถม้าสี่ล้อ เรารู้ว่าการสรุปทั้งหมดมาจากฟังก์ชั่นทั่วไปหนึ่งเดียวซึ่งหมายความว่าขอบเขตของซีมโทติคใช้ค่าคงที่เดียวกัน สิ่งนี้จะหายไปเมื่อเราใส่ลงในผลรวม เพื่อให้เราไม่ได้ใส่ไว้ในการมีและการเขียนΘ

∑i=1n2i−1i(i+1)∈Θ(∑i=1n1i)=Θ(Hn)

แทน. การใส่นอกผลรวมΘ

  • คำสั่งที่ถูกต้องทางคณิตศาสตร์และ
  • เป็นคำง่ายๆภายในเราสามารถจัดการกับ (ซึ่งเป็นสิ่งที่เราต้องการที่นี่ใช่ไหม?)Θ

ดังนั้นจึงดูเหมือนว่าฉันว่านี้เป็นทั้งที่ถูกต้องและวิธีที่มีประโยชน์ในการเขียนลงเรื่องและดังนั้นจึงควรเป็นที่ต้องการมากกว่าการใช้สัญลักษณ์กุ๊บภายในรวมเมื่อเราหมายถึงพวกเขานอกของมัน


พิจารณาฉัน ฉันสามารถกำหนดf i ( n ) = i (ใช้iเป็นค่าคงที่) ดังนั้น∑ n ฉันฉัน= ∑ n ฉัน O ( 1 ) = O ( n )โดยเหตุผลของคุณใช่ไหม? แต่จำนวนนี้เป็นO ( n 2 ) ∑inifi(n)=ii∑ini=∑inO(1)=O(n)O(n2)
— Xodarap

@Xodarap: โดยเหตุผลของฉันยุบรวมเช่นนี้ไม่ได้ทำงานเพราะการมีเพศสัมพันธ์ภายใน s (ซึ่งยังไม่ได้คู่กับฉันมิได้n ) เพื่อnไม่เปลี่ยนความหมาย Θinn
— กราฟิลส์

ฉันไม่ได้มีเพศสัมพันธ์ให้พวกเขาฉันเพียงแค่ใช้ความจริงที่ว่าΣ n ฉัน k = n k (และฉันก็คิดว่าความจริงที่ว่าn O ( f ) = O ( n f ) .)n∑ink=nknO(f)=O(nf)
— Xodarap

@Xodarap: แต่คุณไม่ได้มีหนึ่งแต่ฉฉันต่อตัวตั้ง ถ้าฟังก์ชั่นพื้นฐานf ฉันใช้i (เป็นปัจจัยคงที่) คุณต้องขยายมันและผลรวมจะถูกต้อง ดังนั้นชัดเจนโดยเหตุผลของฉันกฎข้อสรุปที่คุณเสนอไม่ทำงานตามที่คุณเขียน ffifii
— กราฟิลส์

ถ้าฉันมีลำดับแต่ละอันคือO ( 1 ) (หากพวกเขาไม่เพิ่มขึ้นเมื่อซีรีส์ดำเนินไป) คุณจะบอกว่าการเพิ่มnของพวกเขาจะสร้างผลรวมO ( n ) ? อะไรคือความแตกต่างถ้าแทนที่จะเป็นค่าคงที่ฉันอธิบายว่ามันเป็นฟังก์ชันคงที่f 1 ( x ) = 5 , f 2 ( x ) = 1 , … ? 5,1,3,2,…O(1)nO(n)f1(x)=5,f2(x)=1,…
— Xodarap

-1

ถ้าแต่ละเป็นค่าคงที่แล้วมีบางคเมตรxดังกล่าวว่า∀ คฉัน : คฉัน ≤ คm x ดังนั้นชัดเจน∑ c ฉัน f ( i ) ≤ ∑ c m a x f ( i ) = c m a x ∑ f ( i ) = O ( ∑ f ( i )cicmax∀ci:ci≤cmaxความคิดเดียวกันสำหรับ o เล็กน้อย

∑cif(i)≤∑cmaxf(i)=cmax∑f(i)=O(∑f(i))

ผมคิดว่าปัญหาที่เกิดขึ้นที่นี่เป็นที่ ) มันo ( 1 / n ) (เนื่องจากไม่มีεดังกล่าวว่า∀ ฉัน: 1 /ฉัน> ε ) ดังนั้นผลรวมโดยรวมจะเป็นn o ( 1 / n ) = o ( 1 ) และแต่ละเทอมคือO ( 1 )หมายถึงผลรวมโดยรวมคือO ( n )1/i≠Θ(1)o(1/n)ϵ∀i:1/i>ϵno(1/n)=o(1)O(1)O(n). ดังนั้นไม่สามารถหาขอบเขตที่แน่นได้จากวิธีนี้

ฉันคิดว่าคำถามของคุณคือ:

  1. คือวิ่งโดยทำ o เล็ก ๆ น้อย ๆ ของแต่ละคำและ o ใหญ่ของแต่ละเทอมแล้วคูณด้วยnยอมรับ? (คำตอบ: ใช่)∑inf(i)n
  2. มีวิธีที่ดีกว่านี้ไหม? (คำตอบ: ไม่ใช่ที่ฉันรู้)

หวังว่าคนอื่นสามารถตอบได้อย่างชัดเจน # 2

แก้ไข: ดูคำถามของคุณอีกครั้งฉันคิดว่าคุณถาม

?∑inΘ(f(n))=Θ(nf(n))

คำตอบคือใช่ ในกรณีนี้แม้ว่าแต่ละเทอมไม่อะไรดังนั้นวิธีการที่แตกสลายΘ

แก้ไข 2: คุณพูดว่า "พิจารณาจากนั้นไม่มีc m a x " ความจริงที่แจ่มแจ้ง ถ้าคุณบอกว่าc iเป็นฟังก์ชันที่ไม่ใช่ค่าคงที่ของiนั่นก็คือนิยามโดย non-constantci=icmaxcii

โปรดทราบว่าถ้าคุณกำหนดวิธีนี้แล้วไม่ได้เป็นΘ ( ฉัน)ก็Θ ( ฉัน2 ) แน่นอนถ้าคุณนิยาม "ค่าคงที่" ให้หมายถึง "ฟังก์ชั่นใด ๆ ของi " ดังนั้นฟังก์ชันสองอันของi จะแตกต่างกันโดย "ค่าคงที่"!ciiΘ(i)Θ(i2)ii

บางทีนี่อาจเป็นวิธีที่ง่ายกว่าที่จะคิด: เรามีลำดับ . คำที่เล็กที่สุดในลำดับนี้คืออะไร ดีก็จะขึ้นอยู่กับn ดังนั้นเราจึงไม่สามารถพิจารณาเงื่อนไขที่คงที่ได้1,12,…,1nn

(นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์มักคุ้นเคยกับ big-O ดังนั้นจึงอาจง่ายกว่าถ้าถามว่ามีคำที่ใหญ่ที่สุดคงที่)1,…,n

เพื่อให้หลักฐานขอให้เป็นค่าที่เล็กที่สุดของF ( ฉัน)ในช่วง1 , ... , n จากนั้นn ∑ฉัน f ( i ) ≥ n ∑ฉัน f ( ฉันm ฉันn ) = n f ( ฉันm ฉันn ) = n o ( f ( n ) )f(imin)f(i)1,…,n

∑inf(i)≥∑inf(imin)=nf(imin)=no(f(n))

สามารถทำการพิสูจน์แบบอะนาล็อกสำหรับขอบเขตบน

สุดท้ายคุณเขียนว่าและให้พิสูจน์ว่าH n = Θ ( บันทึกn ) นี่คือความจริงที่เคาน์เตอร์หลักฐาน: ถ้าH nคือ "ใหญ่กว่า" กว่าnแล้วมันไม่สามารถเป็น "ขนาดเล็ก" กว่าบันทึกnซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อให้เป็นΘ ( บันทึกn ) ดังนั้นจึงไม่สามารถo ( n )Hn=o(n)Hn=Θ(log⁡n)Hnnlog⁡nΘ(log⁡n)o(n)


1) ".. แล้วก็มีเช่นนั้น ... " - ไม่ไม่มี พิจารณา( คฉัน) ฉัน∈ Nกับคฉัน =ฉัน 2) "ผมไม่คิดว่าH n = o ( n ) " - H n ∈ Θ ( LN n ) 3) 1 /ฉัน≠ Θ ( 1 ) มันคือo ( 1 / n ) - มันผิด เช่นcmax(ci)i∈Nci=iHn=o(n)Hn∈Θ(ln⁡n)1/i≠Θ(1)o(1/n) , 1 /ฉัน∈ โอห์ม( 1 / n ) 4) "(คำตอบ: ใช่)" - ตราบใดที่ฉันไม่เห็นหลักฐานที่เป็นทางการเกี่ยวกับข้อเท็จจริงนั้นฉันไม่เชื่อ นอกจากนี้ "การคูณด้วย n " ไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้นในกรณีที่จัดแสดง 1/i≥1/n1/i∈Ω(1/n)n
— กราฟิลส์

ฉันคิดว่าคุณขาดจุด หลักฐานของคุณไม่ทำงานเพราะเราอาจไม่ได้เหมือนกันทุกตัวตั้งและไม่ได้เหมือนกันสำหรับตัวตั้งเหมือนกัน แต่แตกต่างกันn ฉันคิดว่าฉันถูกจับ ฉันจะเขียนคำตอบในไม่ช้า fn
— กราฟิลส์

ผมก็ยังไม่เข้าใจสิ่งที่คุณกำลังจะบอกว่าดังนั้นฉันดีใจที่คุณคิดออก :-)
— Xodarap
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.