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$\开始组$

设$t(n)$表示n个顶点上未标记的未根树的数量,例如$t(4)=2$。接下来用$\operatorname{even}(n)$表示具有偶数个端点的此类树的数量。

类似地,为奇数个端点定义$\operatorname{odd}(n)$,例如$\operatorname{偶数}(4)=\operator name{odd}(四)=1$。

其他示例包括:$\operatorname{偶数}(8)=12>11=\operator name{奇数}。事实上,对于少量顶点,似乎总是$\operatorname{even}(n)$至少与$\operatorname{odd}(n)$一样大。

问题:

(1) $\operatorname{odd}(n)>\operator name{偶数}(n)$是否有$n$的值?

(2) 是否有用于未标记未根的生成函数$T(x,y)$根据端点数量确定树?

谢谢。

$\端组$

1答案1

重置为默认值
1
$\开始组$

下面是一个解决根本问题的方法,同时我们等待专家加入。

带有端点标记的有根未标记树木的种类规范$$\mathcal{T}=\mathcali{U}\mathcal{Z}+\mathcal{Z}\mathfrak{M}_{\ge 1}(\mathcal{T})$$

这给出了生成函数的函数方程$$T(z,u)=uz+z\左(-1+\exp\left(\sum_{l\ge1}\frac{T(z^l,u^l)}{l}\右)\右)$$另一种形式是$$T(z,u)=uz+z\左(-1+\prod_{l\ge 1}\exp\左(\frac{T(z^l,u^l)}{l}\右)\右)$$

这为系数$T_n提供了以下递归$我们有$T_1=u$和$n\ge 2$$$T_n=[z^{n-1}]\左(-1+\exp\left(\sum_{l\ge1}\frac{T(z^l,u^l)}{l}\right)\right(扩展\左))$$这些系数是以$u为单位的多项式$

首先观察一下,如果$$A(z,u)=\sum_{n\ge1}A_nz^n=\求和{l\ge1}\frac{T(z^l,u^l)}{l}$$然后$$A_n=\sum_{l|n}\frac{\left.T_{n/l}\right|_{u=u^l}}{l}$$

根据$A(z)$重新编写函数方程$$T(z,u)=uz+z(-1+exp A(z,u))$$并根据得到的$z$进行区分$$T'(z,u)=u-1+\exp A$$哪个是$$T'(z,u)=u-1+\frac{T(z,u)}{z}-u+1+(T(z,u)-uz+z)A'(z,u)$$或$$z T'(z,u)=T(z,u)+z(T(z、u)-uz+z)A'(z、u)$$

提取我们获得的系数$$n T_n=T_n+[z^{n-1}](T(z,u)-uz+z)A'(z,u)\\=T_n+(1-u)[z^{n-2}]A'(z,u)+\和{k=0}^{n-2}T_{n-1-k}(k+1)A{k+1}\\=T_n+(1-u)(n-1)A_{n-1}+\和{k=0}^{n-2}(k+1)A{k+1}T_{n-1-k}$$

这为$T_n$和$n\ge 2$提供了重复$$T_n=(1-u)A_{n-1}+\裂缝{1}{n-1}\sum_{k=0}^{n-2}(k+1)A{k+1}T_{n-1-k}$$

注意,$A_n$是根据$T_n$递归定义为以上。

在多项式$T_n$中设置$u=1$将生成序列:$$1, 1, 2, 4, 9, 20, 48, 115, 286, 719, 1842, 4766, 12486, 32973,\\87811、235381、634847、1721159、4688676、12826228、$$这让我们想到OEIS A000081公司哪里我们知道我们确实有正确的价值观。

以下是开始的端点数量的最初几个分布树位于一个节点上:$$u美元\\u个\\{u} ^{2}+u\\{u} ^{3}+2\,{u}^{2}+u\\{u} ^{4}+3\,{u}^{3}+4\,{u}^{2}+u\\{u} ^{5}+4\,{u}^{4}+8\,{u}^{3}+6\,{u}^}2}+u\\{u} ^{6}+5\,{u}^{5}+14\,{u}^{4}+18\,{u}^{3}+9\,{u}^{2}+u$$

现在显然是端点数为偶数的树的计数由提供$$\frac{1}{2}\left(\left.T_n\right | _{u=1}+\左侧。T_n\right | _{u=-1}\right)$$对于奇数个端点$$\frac{1}{2}\左(\left.T_n\right|_{u=1}-\左侧。T_n\right|_{u=-1}\right)$$

这给出了偶数的以下计数序列端点:$$0, 0, 1, 2, 5, 10, 24, 57, 144, 360, 923, 2382, 6246, 16486, 43917,\\117692、317447、860574、2344396、6413119、\ldots$$对于奇数个端点$$1, 1, 1, 2, 4, 10, 24, 58, 142, 359, 919, 2384, 6240, 16487, 43894,\\117689、317400、860585、2344280、6413109$$

这两者的区别如下:$$ -1, -1, 0, 0, 1, 0, 0, -1, 2, 1, 4, -2, 6, -1, 23, 3, 47, -11, 116,\\ 10, 340, 13, 783, -14, 2181, 248, 5811, 321, 15026, 1335, 41660,\\ 4938, 111237, 11384, 301857, 39610, 831896, 112673, 2263974, 315069,\\ 6252982, 962897, 17280616, 2699066, 47760078, 7830950, 132931348,\\ 22759720, 369884919, 64726655, 1032244936, 187331836, 2889218776,\\ 537613196, 8093813288, 1540657359, 22732097026, 4436185030,\\6394560760612718488294\ldots(电话)$$因此,在有根的未标记树的情况下,似乎存在偏见接近偶数个端点。

以下Maple代码用于计算这些值。包括可用于验证多项式的基本例程对于较小的$n$,例如$n\le 7$

带有(数字理论);基本(_B):=进程(n)选项记忆;局部gf,q,k,p,term;如果n=0,则返回0 fi;如果n=1,则返回u-fi;gf:=1;对于q到n-1 do对于k到q do术语:=加((u^k*z^q)^m,m=0..层((n-1)/q));p:=系数(T_basic(q),u,k);gf:=gf*术语^p;od;od;系数(gf,z=0,n-1);结束;电话:=进程(n)选项记忆;局部k,s,A;如果n=0,则返回0 fi;如果n=1,则返回u-fi;A:=n->添加(subs(u=u^l,T(n/l))/l,除数(n)中的l);s:=(1-u)*A(n-1);s:=s+1/(n-1)*加((k+1)*A(k+1”)*T(n-1-k),k=0..n-2);扩展;结束;T_all:=n->子(u=1,T(n));T_偶数:=n->1/2*(subs(u=1,T(n))+subs(u=-1,T(n));T_奇数:=n->1/2*(subs(u=1,T(n))-subs(u=-1,T(n));

该材料的灵感来自Harary和Palmer,图形枚举。

附录,2014年12月27日,星期六。我们可以用Maple’s验证上述结果combstruct包。它甚至会为你计算函数方程(单变量版本)。

下面的Maple代码最多可以处理12个$n$值。

带(combstruct);玻璃纤维:=进程(n)选项记忆;当地树木、树叶;树:={T=并集(生产(Z,U)、生产(Z、集(T,1<=卡)),Z=原子,U=ε};叶子:=proc(结构)如果类型(结构、函数),则return add(leaves(op(q,struct)),q=1..nops(struct,结构));fi;如果struct=Z,则返回0fi;返回1;结束;在所有结构中添加(u^叶(t),t([t,树],大小=n));结束;

这将为$11$节点上的树计算以下生成函数:$${u}^{10}+9,{u}^{9}+52,{u{8}+185+429,{u}^{4}+161,{u{3}+25,{uneneneep ^{2}+u$$这与重复周期中的值相匹配。

命令

seq(计数([T,树],大小=n),n=1..15);
将产生此问题的一元生成函数的系数与上面显示的值。

$\端组$
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