来自FJOI D2T3
记一道数学题
$\mathrm{D} 为微分算子,即\mathrm{D}=\dfrac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}$
Update : 更新更简洁的生成函数做法
为了式子的简洁忽略掉了一些 corner case
省略的求和指标一般是对 i 求和
(颓了节美术课就搞出来了,考的时候在干嘛淦)
题
设 an=2nan−1+n(n−1)an−2+(−1)n(1−2n)
求 ∑(in)(n−i+1)ai
OI版
看到类似 ni−1an−i 的可以考虑除个 n! 搞 EGF
设 bn=n!an
则 2bn=bn−1+bn−2+n!2×(−1)n−n!n(−1)n
设 bn 的生成函数是 B(x)
n(−1)n 的 EGF 就是 xDe−x=−xe−x
则 2B(x)=xB(x)+x2B(x)+2e−x+xe−x
解出来 B(x)=2−x−x2(x+2)e−x=1−xe−x
设 sn=∑(in)(n−i+1)ai=∑(in)(n−i)ai+∑(in)ai
考虑前一项是 {i} 与 {ai} 的二项卷积,即 xDex1−xe−x=1−xx
后一项是 {1} 与 {ai} 的二项卷积,即ex1−xe−x=1−x1
则 sn 的 EGF 为 1−x1+x
sn=n![xn]1−x1+x=n![xn][(1+x)(1+x+x2)+…]=2n!
MO版
看到这个 nan−1n(n−1)an−2 就先除个 n! ,设 bn=n!an
2bn=bn−1+bn−2+n!2×(−1)n+(n−1)!(−1)n−1
2bn−1=bn−2+bn−3+(n−1)!2×(−1)n−1+(n−2)!(−1)n−2
加起来
2bn+bn−1=2bn−2+bn−3+n!2×(−1)n+(n−1)!(−1)n−1+(n−1)!2×(−1)n−1+(n−2)!(−1)n−2
继续拆开
2bn+bn−1=n!3×(−1)n+(n−1)!3×(−1)n−1+(n−2)!3×(−1)n−2+⋯+2!2×(−1)2+1!(−1)1+2b2+b1
设 cn=bn−i∑i!(−1)i
对比上面的式子能发现 2cn+cn−1=0 且 c1=0
所以所有 cn=0 即 bn=i∑i!(−1)i
(in)ai=nibi=nij∑j!(−1)j
原式为 ∑(n−i+1)nij∑j!(−1)j=∑(ni+1+ni)j∑j!(−1)j
考虑 ni=Dixn∣∣∣x=1
则 ∑(ni+1+ni)j∑j!(−1)j=(∑(1+D)Dij∑j!(−1)jxn)∣∣∣∣x=1
=((1+D)∑Dij∑j!(−1)j)xn∣∣∣∣x=1
交换求和 省略 ∣∣∣x=1
(1+D)j∑j!(−1)ji≥j∑Dixn=(1+D)j∑j!(−1)j1−DDjxn (没错就是可以把微分算子当作一个字母处理)
干掉求和号
1−D1+De−Dxn
1−D1+D(x−1)n=1−D1+Dxn∣∣∣x=0=2n! (就是对 D 展开了幂级数)
所以原式 =2n!
Asusetic eru quionours