今年牛津MAT考试复习资料第三弹来啦,之前聊完了函数(点击查看),今天我们就讲讲第五大题经常会碰到的递归(Recurrence)。距离MAT11月3日开考还有十天左右,再坚持一下就会迎来胜利啦。
牛津MAT考试递归考点详解
很多学⽣在做MAT的时候会发现第五⼤题往往和递归有关系,是的,⼤家的感觉没错。
从出题⼈的⾓度考虑,第五⼤题涵盖了计算机和哲学的考点,重点就是数学的证明,递归思想和数学归纳的思想。
⽤Recursion的思想去解题⽬也是锻炼⼤家如何把复杂问题简化的过程,考验学⽣找相似点的能⼒。下⾯请看数学组导
师杨导师(Currently 哈佛博⼠后)对2019年第五⼤题的点评:
-解析时间-
2019年的第五道⼤题就是⼀个关于递归数列知识点的经典考题。在前两问的铺垫下,考官在第三问把重⼼转移到了构建数列上。
考官似乎是友善的:题⼲⾥不断凸显n+1,以及将两种情况以平⾏要点的形式列出,能看到考官明显的提⽰痕迹 。
事实上,MAT关于递归数列的考题经常会通过考虑两种情况来构建数列,这道题也算是⽼把戏了。
图片来自:牛津官网
题中,对于n+1这个特殊的元素来说,把它和其它元素当中的某⼀个划分到⼀起,意味着要把剩余的n−1个元素分配到k−1个集合⾥。否则便意味着,我们会先把n个元素分配到k个集合⾥,随后再把n+1放到某个集合当中。
因此:f(n+1,k)=nf(n−1,k−1)+kf(n,k)两种情况的背后蕴含的想法是,n+1这个元素所在的集合,要么仅仅包含两个元素,要么多于两个。
图片来自:网络
题⽬的指令看似平淡随和,事实上考官却期待着考⽣能够思路清晰地理清partition的概念,正确应⽤概率中的 “加法原理” 与 “乘法原理” ,甚⾄概率中 “条件期望” 这种⾼级⼯具。
这些想法对于⼤学学习数学分析,概率学以及随机过程都是必要的。由于⾼中阶段⽆法将这些概念讲透,考场上能够正确作答的考⽣,在某种程度上会⽐同龄⼈表现出更强的数学能⼒。这也是为何牛津MAT考试高分考⽣更容易受学校青睐的原因。
第三问的思路会直接影响到第四问的计算,考官决定要在这⾥拉开8分的巨⼤分差,展现了学校对于选拔高分者来录取的强烈倾向。
最后在第五问,题⽬询问了⼀个⾮常经典的问题。而这类的递归数列题⽬到最后,通常会有⼀个类似这⼀问的开放性问答,多种思路都可以得到正确答案。
严格遵循递归数列思路的同学,可以轻松的通过函数递归得出:
f(2n,n)=(2n−1)f(2n−1,n−1)=⋯=(2n−1)(2n−3)⋯3,进⽽通关整场考试。没能跟上考官进度的考⽣也有机会通过概率中的 “排列组合”弯道超车。
只是考试是公平的,前期有所⽋缺,⾃然会导致此时难度加⼤,若⾮有着极强的逻辑,⼤多数的概率处理都将是错误的。
如果将2n个元素排列,那么相邻的两个元素可以视为⼀组,正确答案需要考虑n组之间的排列,以及n组内的元素互换,即
两个答案是相等的,牛津MAT考试的时候没必要纠结互相化简思路不同,答案展现形式⾃然不同。
-类举解析-
事实上很久以前剑桥三⼀学院就有过类似笔试题 “2n个⽹球运动员有多少种⽅法打⼀场初赛” 。
这和把2n个元素放进n个集合⾥是完全⼀致的,如果从2n个运动员中选取n个站在场地⼀端,另外n个可以通过排列选取对⼿。最后只要处理场地n组⽐赛场地两端的互换问题,即可得到同样的答案:
有时候递归数列的⼤题的结尾部分也可以⽤差分⽅程来处理。只是2019年的设定没有局限在线性差分⽅程当中,因此这样的思路不可取。有的考⽣处理题⽬经验丰富,⼼⾥对答案有所了解,那么数学归纳法在这种情况下也是个好的选择。
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