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Funções Geradoras (Cheat Sheet)

Fórmulas

Funções Geradoras mais Comuns

U(z)=∑k=0+∞ukzkU(z) = \sum_{k=0}^{+\infty}u_kz^k
Sucessão Polinómio U(z)U(z) Geradora G(z)G(z) Termo Geral uku_k
1,1,1,1,1,…1,1,1,1,1,\dots 1+z+z2+...+zn1+z+z^2+...+z^n 11−z\displaystyle\frac{1}{1-z} 11
1,2,3,4,5,…1,2,3,4,5,\dots 1+2z+3z2+⋯+(n+1)zn1+2z+3z^2+\dots+\allowbreak{(n+1)z^n} 1(1−z)2\displaystyle\frac{1}{(1-z)^2} k+1k + 1
0,1,2,3,4,…0,1,2,3,4,\dots 0+1z+2z2+⋯+n⋅zn0+1z+2z^2+\dots+\allowbreak{n\cdot z^n} z(1−z)2\displaystyle\frac{z}{(1-z)^2} kk
1,0,1,0,1,…1,0,1,0,1,\dots 1+z2+z4+⋯+z2n1+z^2+z^4+\dots+z^{2n} 11−z2\displaystyle\frac{1}{1-z^2} 11 de 2 em 2
1,0,0,2,0,0,3,0,0,4,…1,0,0,2,0,0,\allowbreak3,0,0,4,\dots 1+2z3+3z6+…1+2z^3+3z^6+\dots 1(1−z3)2\displaystyle\frac {1}{(1-z^3)^2} kk de 3 em 3
1,a,a2,a3,a4,…1,a,a^2,a^3,a^4,\dots 1+az+a2z2+a3z3+…1+az+a^2z^2+a^3z^3+\dots 11−az\displaystyle\frac{1}{1-az} aka^k
1,1,1,1,0,0,0,0,…1,1,1,1,0,0,0,0,\dots 1+z+z2+z31+z+z^2+z^3 1−z41−z\displaystyle\frac{1-z^4}{1-z} 11 até k=3k=3
0,0,1,1,1,1,…0,0,1,1,1,1,\dots z2+z3+z4+…z^2+z^3+z^4+\dots z21−z\displaystyle\frac{z^2}{1-z} 11 para k>1k > 1
0,1,1,1,0,0,…0,1,1,1,0,0,\dots z+z2+z3z+z^2+z^3 z(1−z3)1−z\displaystyle\frac{z(1-z^3)}{1-z} 11 para 0<k<40< k<4
1(1−λzp)m=∑k=0+∞(k+m−1m−1)λkzpk\frac 1 {(1-\lambda z^p)^m} = \sum_{k=0}^{+\infty} {k+m-1 \choose m-1}\lambda^kz^{pk}

Teoremas

Teorema do Sudoeste do Triângulo de Pascal

Para todo o n,m∈N tem-se:∑k=0n(k+mm)=(n+m+1m+1)\text{Para todo o } n, m \in \N \text{ tem-se:} \sum_{k=0}^{n} {k+m \choose m} = {n+m+1 \choose m+1}

Soma dos primeiros termos de uma sucessão

S(z)=U(z)1−zS(z)=\frac{U(z)}{1-z}

Teorema 3 (Alguém que dê nome a isto)

1(1−λz)m=∑k=0+∞(k+m−1m−1)λkzk\frac 1 {(1-\lambda z)^m} = \sum_{k=0}^{+\infty} {k+m-1 \choose m-1}\lambda^kz^k

Combinatória

ll = valor da soma
nn = número de incógnitas
xx = incógnitas

Sem Restrições

x1+x2+...+xn=l⇔(l+n−1n−1)x_1+x_2+...+x_n = l \Leftrightarrow {l+n-1 \choose n-1}
x1+x2+...+xn⩽l⇔(l+nn)x_1+x_2+...+x_n \leqslant l \Leftrightarrow {l+n \choose n}

Restrições

Para restric¸o˜es onde xi⩾liSe x1⩾2, enta˜o l1=2Se x1⩾4, enta˜o l1=4\text{Para restrições onde } x_i \geqslant l_i \\ \text{Se } x_1 \geqslant 2 ,\text{ então } l_1 = 2\\ \text{Se } x_1 \geqslant 4 ,\text{ então } l_1 = 4
x1+x2+...+xn=l⇔(l−(l1+l2+...+ln)+n−1n−1)x_1+x_2+...+x_n = l \Leftrightarrow {l - (l_1 +l_2 +...+l_n)+ n - 1 \choose n - 1}

Resolução de Recorrências

Para h0=1h_0 = 1 e h1=2h_1 = 2

hn=h(n−1)+2h(n−2)+3nh_n=h_{(n-1)} + 2h_{\color{green}(n-2)}+3^n
∑k=2+∞hkzk=z∑k=1+∞hk−1zk−1+2z2∑k=0+∞hk−2zk−2+∑k=2+∞3kzk{\sum_{k=\color{green}2}^{+\infty}h_kz^k}=z{\sum_{k=\color{green}1}^{+\infty}h_{k-1}z^{k-1}}+ 2z^2{\sum_{k=\color{green}0}^{+\infty}h_{k-2}z^{k-2}}+ {\sum_{k=\color{green}2}^{+\infty}3^kz^k}
Hn−1−2z=z(Hn−1)+2z2Hn+1(1−3z)−30−3zHn(1−z−2z2)=1(1−3z)−2zHn=1(1−3z)(1−z−2z2)−2z(1−z−2z2)H_n - 1 - 2z= z(H_n - 1) + 2z^2H_n + \frac{1}{(1-3z)} - 3^0 - 3z \\ H_n(1-z-2z^2) = \frac{1}{(1-3z)} - 2z \\ H_n= \frac{1}{(1-3z)(1-z-2z^2)} - \frac{2z}{(1-z-2z^2)}

P.P.S It ain´t Much but it's Honest Work 👨‍🌾