矩阵快速幂——入门篇

矩阵入门:

一、矩阵乘法(很简单,自行了解)

二、矩阵性质:矩阵没有交换律、但是矩阵有结合律

 

结合律:现有矩阵A、B、C。        

(A*B)*C=A*(B*C)。

 

进入正题:

斐波拉契数列:1、1、2、3、5、8、13、21……

也就是当n>2时,\large f(n)=f(n-1)+f(n-2)

问题:我们现在要求第1000000000000000个斐波拉契数,那么我们该怎么求呢,根据公式一直递推下去???那无疑需要很多的时间。

而矩阵就是我们一个很好的方法去优化递推计算的时间。

 

\large \begin{bmatrix} f(n) &f(n-1) \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} f(n-1) & f(n-2) \end{bmatrix}*\begin{bmatrix} 1 & 1\\ 1& 0 \end{bmatrix}

 

那么矩阵\large \begin{bmatrix} f(n-1) &f(n-2) \end{bmatrix}就又可以通过\large \large \begin{bmatrix} f(n-2) &f(n-3) \end{bmatrix}*\begin{bmatrix} 1 & 1\\ 1& 0 \end{bmatrix}得到。

 

 

所以\large \begin{bmatrix} f(n) & f(n-1) \end{bmatrix}就可以通过\large \begin{bmatrix} 1 & 1 \end{bmatrix}*\begin{bmatrix} 1 &1 \\ 1& 0 \end{bmatrix}^{n-1}计算得到。

 

注:\large \begin{bmatrix} 1 &1 \end{bmatrix}是数列前两项的值。\large \begin{bmatrix} 1 & 1\\ 1& 0 \end{bmatrix}是构造出来的系数矩阵。不同的题系数矩阵不同。至于如何构造出系数矩阵,以后再讲。

现在我们就只需要用快速幂来处理\large \begin{bmatrix} 1 & 1\\ 1& 0 \end{bmatrix}^{n-1}就可以了。

也就是普通的快速幂里面换成矩阵的乘法。

(这里的快速幂和矩阵乘法就自己去了解,很简单)。

 

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