我试图仅通过基本手段(没有生成函数,没有复杂分析,没有傅立叶分析)来获得标题中的经典论文,尽管精度要低得多。简而言之,我“仅”要证明具有节点的树的平均高度(即,从根到叶的最大节点数)满足。hnnhn∼πn−−−√
概述如下。令为高度小于或等于的树数(对于所有,约定),B_ {nh}为n个节点的树数高度大于或等于h + 1(即B_ {nh} = A_ {nn}-A_ {nh})。然后h_n = S_n / A_ {nn},其中S_n是有限和
S_n = \ sum_ {h \ geqslant 1} h(A_ {nh}-A_ {n,h-1})= \ sum_ {h \ geqslant 1 } h(B_ {n,h-1}-B_ {nh})= \ sum_ {h \ geqslant 0} B_ {nh}。
众所周知,A_ {nn} = \ frac {1} {n} \ binom {2n-2} {n-1}AnhhAnh=Annh⩾nBnhnh+1Bnh=Ann−Anhhn=Sn/AnnSn
Sn=∑h⩾1h(Anh−An,h−1)=∑h⩾1h(Bn,h−1−Bnh)=∑h⩾0Bnh.
Ann=1n(2n−2n−1),对于具有
n节点的通用树集合与具有
n−1节点的二叉树集合是双射的,由加泰罗尼亚数计算。
因此,第一步是找到Bnh,然后找到S_n的渐近展开式的主要项Sn。
在这一点上,作者使用解析组合法(三页)来推导
Bn+1,h−1=∑k⩾1[(2nn+1−kh)−2(2nn−kh)+(2nn−1−kh)].
我自己的尝试如下。我考虑与树之间的双射n上的正方形网格节点和单调路径(n−1)×(n−1)从(0,0)到(n−1,n−1),其不穿过对角线(并由两种步骤组成:\ uparrow↑和→)。这些路径有时称为戴克路径或短途旅行。我现在可以用晶格路径表示Bnh:它是长度为2(n-1)且高度大于或等于h的戴克路径的数量h。(注意:高度为h的树与高度h为h-1的戴克路径成对射h−1。)
不失一般性,我假设它们以\ uparrow开头↑(因此保持在对角线上方)。对于每条路径,我认为第一步是越过y = x + h-1线y=x+h−1。从上面的点一直回到原点,我将\ uparrow更改↑为→,反之亦然(这是y = x + h线的反映)。很明显,我要计算的路径(B_ {nh})与从(-h,h)到(n-1,n-1)的单调路径是双射的,这避免了边界y = x + 2h + 1和y = x-1。(见图)。y=x+hBnh(−h,h)(n−1,n−1)y=x+2h+1y=x−1
在Mohanty 的经典著作《格子路径计数和应用》(1979年,第6页)中,公式
∑k∈Z[(m+nm−k(t+s))−(m+nn+k(t+s)+t)],
计算从
(0,0)到
(m,n)的晶格中单调路径的数量
(m,n),避免了边界
y=x−t和
y=x+s,其中
t>0和
s>0。(此结果最初由50年代的俄罗斯统计学家确定。)因此,通过考虑
(-h,h)的新起源
(−h,h),我们满足公式的条件:
s=1,
t=2h+1现在目的地(右上角)是
(n+h−1,n−h−1)。然后
Bnh=∑k∈Z[(2n−2n+h−1−k(2h+2))−(2n−2n−h−1+k(2h+2)+2h+1)].
可以简化为
Bn+1,h−1=∑k∈Z[(2nn+1−(2k+1)h)−(2nn−(2k+1)h)],
依次等于
Bn+1,h−1=∑k⩾0[(2nn+1−(2k+1)h)−2(2nn−(2k+1)h)+(2nn−1−(2k+1)h)].
与预期公式的区别在于,我求和了奇数(
2k+1),而不是所有正整数(
k)。
知道问题出在哪里吗?