程序员的数学

2019-05-23 10:56:44 浏览数 (1)

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1、常用数学公式: 等差/等比数列通项和求和、指数、对数、排列组合等

2、逻辑且/或/非/异或,和余数

3、数学归纳法

4、排列组合

5、递归

6、指数爆炸

一、常用数学公式

1.0  实数:有理数和无理数的总称,常用字母R表示实数集;

有理数是整数和分数的集合,有理数的小数部分是有限或者无限循环的数;小数部分为无限不循环的数为无理数;

自然数:全体非负整数组成的集合,常用字母N来表示

质数:又称素数,大于1的自然数中,除了1和它本身以外不再有其他因数;因数:又叫约数,整数a除以整数b(b≠0)的商正好是整数而没有余数,则b是a的因数;

幂:乘方的结果。a = n^m, 指m个n相乘,把n^m乘方的结果a叫做幂,也叫n的m次幂;

1.1  等差数列

  定义:一个数列从第二项起,每一项与它的前一项的差等于同一个常数。这个数列就叫做等差数列,这个常数也叫等差数列的公差,公差常用字母d表示。

  通项公式:

      ,        a1为等差数列首项,公差为d, 

为 第n项 

  求和公式:

  ,   Sn为数列前n项之和

  等差中项:等差数列中,若有n m=2*r,  则任意两项

 的关系为:

  其他:跟等差数列知识相关的一个有趣故事是:“高斯求和”

1.2 等比数列

  定义:一个数列从第二项起,每一项与它的前一项的比等于同一个常数。这个数列就叫做等比数列,这个常数也叫等比数列的公比,公比通常用字母q表示。

  通项公式:

 (n∈N*),当q>0时,可把

看做是自变量n的函数,点(n, 

)是曲线 

上的一群孤立的点。

  求和公式:

   或  

 (q≠1)。

  等比中项:

  ; 即等比数列中,若q p = 2r, 则有

, 

等比中项。

   其他:跟等比数列知识相关的一个有趣故事是:“棋盘上的麦粒”

1.3 指数函数

  定义:一般地,函数

(a为常数且以a>0,a≠1)叫做指数函数, 函数的定义域是R,自变量x就叫做指数,常数a叫底数。

      对于一切指数函数来讲,值域为(0, ∞);指数函数的前系数为1;

指数型函数:y = 

(k≠1), 格式像指数函数,但不是指数函数;

幂函数:一般地,y=xα(α为有理数)的函数,即以底数为自变量,幂为因变量,指数为常数的函数称为幂函数

      例如函数y=x0 、y=x2、y=x-1(注:y=x-1=1/x、y=x0时x≠0)等都是幂函数

    指数函数常用公式:

  1.3.1: 

   ;     

    ;  (同底相乘,指数相加;同底相除,指数相减)   

  1.3.2: 

     (指数的指数,指数相乘)

  1.3.3:

1.4 对数函数

  定义:一般地,对数函数以幂(真数)为自变量,指数为因变量,底数为常量的函数。

     比如ax = n(a>0,且a≠1),那么数x叫做以a为底n的对数,记作x=logan,读作以a为底n的对数,其中a叫做对数的底数,n叫做真数。

     一般地,函数y=logax(a>0,且a≠1)叫做对数函数,也就是说以幂(真数)为自变量,指数为因变量,底数为常量的函数,叫对数函数。

   常用公式:

  1.4.1 :

;   

 ;   负数和零无对数;

  1.4.2 : 

 * 

 = 1 ;

  1.4.3 : 

 ;

  1.4.4:

  1.4.5:

  1.4.6:

  1.4.7:

几张图表如下:

1.5 排列组合

  1.5.1 阶乘:阶乘是指一个运算符号,一个正整数的阶乘factorial)是所有小于及等于该数的正整数的积,并且0的阶乘为1。

       自然数n的阶乘写作n!,亦即n!=1×2×3×...×n。阶乘亦可以递归方式定义:0!=1,n!=(n-1)!×n。

  1.5.2 排列定义:从n个不同元素中,任取m(m≤n,m与n均为自然数,下同)个元素按照一定的顺序排成一列,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个排列;

        从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有排列的个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的排列数,用符号 A(n,m)表示。

  1.5.3 排列计算公式:

  1.5.4 组合定义:从n个不同元素中,任取m(m≤n)个元素并成一组,叫做从n个不同元素中取出m个元素的一个组合;

         从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素的所有组合的个数,叫做从n个不同元素中取出m个元素的组合数。用符号 C(n,m) 表示。

  1.5.5 组合计算公式:

  1.5.6 排列和组合区别:排列是讲究排序的,而组合不考虑元素排序,一般来说,从n中不同元素取出m个元素的排列,要比组合数量多。

       对于组合公式的理解,相对排列而言会绕一点,这里试图解释一下组合公式:

从n个不同元素中取出m个元素的所有组合个数,可以理解成先从n个不同的元素中取出m个元素的所有排列个数为Anm    (即A(n, m) ),

      然后因为m个元素的排序方式共有m!(即m*(m-1)*(m-2)*...*1, m的阶乘)种,而组合不考虑元素排序,相当于数量A(n, m)中重复了m!次,

      所以排序数量A(n, m)  除以 排序方式数量m! ,  则是我们需要的没有重复的组合数量了,即C(n, m) = A(n, m) / m!

二、逻辑且/或/非/异或,和余数

2.1 计算机为什么采用二进制计数法

2.1.1 在10进制计数法中,位数少,但是数字的种类多。(对于人类来说,比较易用)

  2.1.2 在二进制计数法中,数字的种类少哦,但是位数多。(对于计算机来说,这种比较易用)

2.2 指数的法则:对于指数 a^n, n每减1,新的值就变成原来的1/a,即a^(n-1) 为 a^n的1/a

2.3 零的作用:用来表示占位;也用来统一标准,简化规则;

2.4 逻辑

命题:能够判断对错的陈述句叫做命题。命题正确时,则该命题为“真”(true);反之,命题不正确时,称该命题为“假”(false)。

  在建立规则时,需要确认规则有没有“遗漏”和“重复”;

  没有“遗漏”,即完整性,明确此规则在什么情况下都能适用;没有“重复”,即具备排他性,明确此规则不存在矛盾之处。

  逻辑从根本上说是对完整性和排他性的组合表达。

三、数学归纳法

四、排列组合

五、递归

六、指数爆炸

参考资料:百度百科,和《程序员的数学.(日)结城浩》

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