maths.free › Combinatorics & Graph Theory › Recurrence Equations › Solving a nonlinear recurrence

Solving a nonlinear recurrence

In this section, we will use generating functions to enumerate the a certain type of trees. In doing this, we will see how generating functions can be used in solving a nonlinear recurrence equation.

Solving a nonlinear recurrence

In this section, we will use generating functions to enumerate the a certain type of trees. In doing this, we will see how generating functions can be used in solving a nonlinear recurrence equation. We will also make a connection to a counting sequence we encountered back in . To do all of this, we must introduce a bit of terminology. A tree is rooted if we have designated a special vertex called its root. We will always draw our trees with the root at the top and all other vertices below it. An unlabeled tree is one in which we do not make distinctions based upon names given to the vertices. For our purposes, a binary tree is one in which each vertex has \(0\) or \(2\) children, and an ordered tree is one in which the children of a vertex have some ordering (first, second, third, ). Since we will be focusing on rooted, unlabeled, binary, ordered trees (RUBOTs for short), we will call the two children of vertices that have children the left and right children.

In , we show the rooted, unlabeled, binary, ordered trees with \(n\) leaves for \(n\leq 4\).

Let \(C(x) = \sum_{n=0}^\infty c_n x^n\) be the generating function for the sequence \(\{c_n\colon n\geq 0\}\) where \(c_n\) is the number of RUBOTs with \(n\) leaves. (We take \(c_0=0\) for convenience.) Then we can see from that \(C(x) = x + x^2 + 2x^3 + 5x^4 + \cdots\). But what are the remaining coefficients? Let's see how we can break a RUBOT with \(n\) leaves down into a combination of two smaller RUBOTs to see if we can express \(c_n\) in terms of some \(c_k\) for \(k\lt n\). When we look at a RUBOT with \(n\geq 2\) leaves, we notice that the root vertex must have two children. Those children can be viewed as root nodes of smaller RUBOTs, say the left child roots a RUBOT with \(k\) leaves, meaning that the right child roots a RUBOT with \(n-k\) leaves. Since there are \(c_k\) possible sub-RUBOTs for the left child and \(c_{n-k}\) sub-RUBOTs for the right child, there are a total of \(c_kc_{n-k}\) RUBOTs in which the root's left child has \(k\) leaves on its sub-RUBOT. We can do this for any \(k=1,2,\dots,n-1\), giving us that \[\begin{aligned}\end{aligned}\] (This is valid since \(n\geq 2\).) Since \(c_0=0\), we can actually write this as \[\begin{aligned}\end{aligned}\]

Condensed: the full section is in Keller & Trotter, Applied Combinatorics.

Now you Ոչ մի հաշվիչ չի կարող լուծել այս խնդիրը, բայց դրա մասերը հաշվարկելի են։ Փորձեք ստորեւ նշվածներից մեկը կամ գրեք ձեր սեփականը։

Ձեր սեփական աշխատանքը շարունակեք

Ազատ հաշիվը յուրաքանչյուր դասավանդման համար գրառումներ է ավելացնում, Ձեր ավարտելիք դասերի և լուծված խնդիրների ցուցակ է պահում մեկ տեղում, և ուսուցիչ, ում կարող եք հարցնել այս էջի մասին։ Մաթեմատիկան բաց է բոլորի համար, անկախ նրանից մուտքագրվել եք արդյոք կամ ոչ։

Գրանցվել Գրանցում

Օգտագործված սիմվոլներ

Տեղադրեք ցանկացած նշան՝ ամբողջական սահմանման, նկարի և դրա մեջ ամեն մի տառի իմաստը տեսնելու համար։

Հարցեր, որոնք մարդիկ տալիս են :

Permutation or combination?

Ask whether order matters. A lock code is a permutation (order matters); a hand of cards is a combination (it does not).

What is a graph in this sense?

Dots (vertices) joined by lines (edges), not a plot. Road maps, social networks and molecules are graphs; questions like "is there a route" and "how few colours" are graph theory.

Այս էջը կառուցված է հետևյալ սկզբունքով. Keller & Trotter, Applied Combinatorics (CC BY-SA 4.0). Ընդհանուր և հատուկ դասակարգումներ: Ընդհանուր դասակարգում.

Ցուցադրել Combinatorics & Graph Theory