重新审视朗道条款


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我问了一下朗多的术语和的(种子)的问题之前,想判断滥用渐近性符号在算术,成败参半的危险。

现在,在这里,我们的循环专家JeffE基本上是这样的:

∑i=1nΘ(1i)=Θ(Hn)

尽管最终结果是正确的,但我认为这是错误的。为什么?如果我们加上所有隐含的常数(只有上限),我们有

∑i=1nci⋅1i≤c⋅Hn。

现在我们如何从c_1,\ dots,c_n计算?我相信答案是,我们不能:c必须绑定所有n,但是随着n的增长,我们会得到更多的c_i。我们对它们一无所知。c_i可能非常依赖于i,所以我们不能假设一个界限:有限的c可能不存在。cc1,…,cncn cinciic

此外,还有一个微妙的问题,即哪个变量在左侧变为无穷大i或n?都?如果n(出于兼容性考虑),知道1 \ leq i \ leq n,则\ Theta(1 / i)是什么意思?它不仅意味着\ Theta(1)吗?如果是这样,我们就不能比\ Theta(n)更好地约束和。Θ(1/i)1≤i≤nΘ(1)Θ(n)

那么,那把我们留在哪里呢?这是公然的错误吗?一个微妙的?还是仅仅是惯常使用符号,我们不应该在上下文中查看=符号?我们是否可以制定(严格)正确的规则来评估(确定)Landau项的总和?

我认为主要的问题是:什么是?如果我们认为这是不变(因为它是和的范围内),我们可以轻松地构建反例。如果不是恒定的,我不知道如何阅读。i


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通常,这个关于math.SE的问题是有关Landau术语的算术的很好阅读。
— 拉斐尔

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从您给出的链接中,可以将相等视为子集关系或“处于”关系(即)。对于您只是说它由一个常量上下限制。为什么不选择和?Θ Ç = 分钟(Ç 1,c ^ 2,⋯ ,Ç Ñ)Ç = 最大值(Ç 1,c ^ 2,⋯ ,Ç Ñ)∈Θc=min(c1,c2,⋯,cn)C=max(c1,c2,⋯,cn)
— user834 2012年

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等一下,Bucky。我没有写任何带有Theta的总结。我在其中写了一个Theta的重复记录。您是否将重复出现的“ ”解释为“这样 “?˚F ∈ Θ X →交通∞(X ↦ 1 / X )吨(Ñ )= ˚F (Ñ )+ 吨(ñ - 1 )t(n)=Θ(1/n)+t(n−1)f∈Θx→∞(x↦1/x)t(n)=f(n)+t(n−1)
— JeffE 2012年

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@Raphael不,由于您描述的原因,递归在数学上与和并不相同!递归中恰好有一个Theta术语,明确地指的是一个函数。
— JeffE 2012年

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这不是很直观 -我非常不同意,但是我认为这是个人品味和经验的问题。
— JeffE 2012年

Answers:


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遵循以下约定对我来说很正确:

Sn=∑k=1nΘ(1/k)是方便的表示法

有一个(如)这样X →交通∞f(x)∈Θ(1/x)x→∞

Sn=∑k=1nf(k)。

因此,您得到的(或此答案中的符号)实际上并不依赖于。Ç ķ ķcickk

根据这种解释,确实是。Sn=Θ(Hn)

实际上,在杰夫的答案中,他表明其中,因此与上述解释一致。˚F ∈ Θ (1 / ķ )T(k+1)=f(k)+T(k)f∈Θ(1/k)

混乱似乎是由于精神上“展开”并为每次假定不同的功能而引起的。Θ∑Θ


Jup,但是每个都可以有自己的功能和常数。因此,此约定仅适用于上下文,也就是说,如果我们知道 Landau术语源于求和项的某种“统一”(以和)。ķ ÑΘ kn
— 拉斐尔

2
@Raphael:展开然后允许使用不同的似乎没有意义:常量将取决于变量!并假设变量为(或上面的答案中的),它会错误地使用。即使我们假设变量为,对我来说它仍然毫无意义。fiΘΘikn
— Aryabhata

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原则上,每个都可以有自己的常数,但是在您描述的特定上下文中,很显然每个都没有自己的常数。ΘΘΘ
— JeffE

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@JeffE:对。只要常数真的是常数,我们就可以有多个:-)Θ
— Aryabhata 2012年

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@JeffE那么,为什么不写你的意思,却喜欢模棱两可/错误的东西呢?请注意,我的最新答案现在提出了一种方法。我希望对此发表评论。无缘无故地降票并不能帮助我理解为什么人们似乎拒绝我的观点。
— 拉斐尔

1

我想我已将问题解决了。本质上:使用Landau术语将summand函数的变量与sum的运行变量解耦。因此,我们仍然(希望)将它们视为相同,因此造成了混乱。

要正式开发它,有什么作用

Sn∈∑i=1nΘ(f(i))(1)

实际意思?现在,我假设这些使我 -而不是n-达到无穷大;如果我们让n → ∞,则每个这样的总和求和为Θ (n )(如果求和与n无关,因此为常数),这显然是错误的。这是我们对粗略事物的第一个赠品:我在和内绑定(并且是常数),但是我们仍然让它达到无穷大吗?Θinn→∞Θ(n)ni

翻译(对于上限,下限的作用类似),我们得到(1)

∃f1,…,fn∈Θ(f). Sn≤∑i=1nfi(i)

现在很明显,sum- 和parameter- i是解耦的:我们可以轻松定义f i,以便它们将i用作常数。在从问题的例子,我们可以定义˚F 我(Ĵ )= 我⋅ 1iifii和具有fi(j)=i⋅1j∈Θ(1/j)

∑i=0nfi(i)"="∑i=0nΘ(1/j)=∑i=0nΘ(1/i)

但是原始和显然不等于。现在将j替换为i(只是重命名),在Θ中可能会感到奇怪,因为i并不独立于n resp。总和,但是如果我们现在反对,那我们绝对不应该首先在Θ内使用i(因为它具有相同的奇异性)。Θ(Hn)=Θ(log⁡n)jiΘiniΘ

注意,我们甚至没有利用也可能依赖于n的问题。fin

总而言之,拟议的身份是伪造的。当然,我们可以就如何读取和(如严格计算的缩写)达成约定。但是,此类约定将与Landau术语的定义(以及对它们的正常滥用)相矛盾,至少在没有上下文和误导(对于初学者而言)的情况下无法正确理解-但这最终还是一个品味(和无情的问题) ?)。

在我看来,我们还可以准确地写出我们的意思,而仍然利用Landau术语的便利性。我们知道所有求和项都来自一个公共函数,这意味着渐近边界使用相同的常数。当将放入和中时,这是丢失的。所以我们不要把它放在那里写Θ

∑i=1n2i−1i(i+1)∈Θ(∑i=1n1i)=Θ(Hn)

代替。将置于和之外可得出Θ

  • 数学上正确的陈述,以及
  • 一个简单的短期内的我们可以轻松应对(而这正是我们想在这里吧?)。Θ

所以在我看来,这既是正确的,并写下来物质的有效途径,因此应在使用朗道符号首选内之时,我们的意思是他们外面的它。


考虑。我可以定义f i(n )= i(使用i作为常数),因此∑ n i i = ∑ n i O (1 )= O (n )对吧?但是这个和是O (n 2)。∑inifi(n)=ii∑ini=∑inO(1)=O(n)O(n2)
— Xodarap

@Xodarap:按照我的推理,像这样折叠和是行不通的,因为将内部(既不耦合到i,也不耦合到n)耦合到n确实改变了含义。Θinn
— 拉斐尔

我没有将它们耦合到,我只是利用∑ n i k = n k的事实。(而且我还假设n O (f )= O (n f )。)n∑ink=nknO(f)=O(nf)
— Xodarap 2012年

@Xodarap:但你不有一个,但一个˚F 我每加数。如果基础函数f i使用i(作为常数),则必须对其进行扩展,其和最终是正确的。因此,很明显,根据我的推理,您提出的求和规则在撰写时不起作用。ffifii
— 拉斐尔

如果我有一个序列,每这些都是Ø (1 )(前提是不增加的系列进展)。您是否可以说将n加在一起会产生总和O (n )?如果不是将它们描述为常数函数f 1(x )= 5 ,f 2(x )= 1 ,...,有什么区别?5,1,3,2,…O(1)nO(n)f1(x)=5,f2(x)=1,…
— Xodarap

-1

如果每个是常数,则有一些Ç 米一个X,使得∀ Ç 我:Ç 我 ≤ Ç 中号一个X。如此明确Σ Ç 我 ˚F (我)≤ Σ Ç 米一个X ˚F (我)= c ^ 米一个X Σ ˚F (我)= Ö (Σ ˚F (我)cicmax∀ci:ci≤cmax同样的想法的小O操作。

∑cif(i)≤∑cmaxf(i)=cmax∑f(i)=O(∑f(i))

我认为这里的问题是。它的直径:(1 / Ñ )(因为没有ε使得∀ 我:1 /我> ε),所以总体总和将Ñ ø (1 / Ñ )= Ô (1 )。每个项均为O (1 ),这意味着总和为O (n )1/i≠Θ(1)o(1/n)ϵ∀i:1/i>ϵno(1/n)=o(1)O(1)O(n)。因此,无法从此方法找到严格的界限。

我认为您的问题是:

  1. 通过对每个项的小o和对每个项的大o乘以n来界定是可接受的吗?(答案:是)∑inf(i)n
  2. 有没有更好的方法?(答案:据我所知。)

希望其他人可以更清楚地回答#2。

编辑:再次查看您的问题,我想您是在问

?∑inΘ(f(n))=Θ(nf(n))

答案是肯定的。但是,在这种情况下,每个项都不是,因此这种方法会分崩离析。Θ

编辑2:您说“考虑,那么就没有c m a x ”。毫无疑问是真的。如果你说ç 我是一个不恒定的功能我,那么,根据定义,非恒定的。ci=icmaxcii

请注意,如果以此方式定义,则不是Θ (i ),而是Θ (i 2)。事实上,如果你定义“不变”是指“任何功能我 ”,那么任何两个功能我由一个“常量”不同!ciiΘ(i)Θ(i2)ii

也许这是考虑它的一个更简单的方法:我们有序列。这个序列中最小的术语是什么?好吧,这将取决于n。因此,我们不能将这些术语视为常数。1,12,…,1nn

(计算机科学家通常对big-O更为熟悉,因此询问是否具有恒定的最大项可能更直观。)1,…,n

为了提供您的证明:令为f (i )在1 ,… ,n范围内的最小值。然后Ñ Σ我 ˚F (我)≥ Ñ Σ我 ˚F (我中号我Ñ)= Ñ ˚F (我中号我Ñ)= Ñ Ö (˚F (Ñ ))f(imin)f(i)1,…,n

∑inf(i)≥∑inf(imin)=nf(imin)=no(f(n))

可以为上限做出类似的证明。

Hn=o(n)Hn=Θ(log⁡n)Hnnlog⁡nΘ(log⁡n)o(n)


cmax(ci)i∈Nci=iHn=o(n)Hn∈Θ(ln⁡n)1/i≠Θ(1)o(1/n)1/i≥1/n1/i∈Ω(1/n)n

fn

我仍然不明白您在说什么,所以很高兴您弄清楚了:-)
— Xodarap
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