我们记 中所有恰含 个 步, 个低参数和 个高参数的PDP的总数为 .注意,在本文中, ( , )为根据 步的数目以及被考查的参数(低参数,高参数)的数目给出的PDP的生成函数.
我们记 为所有 Dyck路中参数 的值之和,则我们有
在本文中,我们假设 中所有PDP的出现是等可能的,则参数 的期望为 .
下面我们给出有关Dyck路的一些定义以及定理证明中需要用到的引理.文献综述
定义1 Dyck路的非空子路称为一个串,子路所经过的步数称为串的长度.
例如,长为 的串有 .其中 称为峰, 称为谷.长为 的串有 .众所周知 ,半长为 且恰含 个谷的经典Dyck路的个数为Narayana数 .
定义2 如果一个串与直线 接触,则称其为低串,否则称其为高串.
引理1 (Lagrange反演定理) 设 是关于 的多项式,生成函数 满足函数方程
则此函数方程有唯一解 ,且
引理2 对于 ,
证 显然生成函数 满足Lagrange反演定理的条件,因此
引理3 当 为非负整数时,
证 对 使用数学归纳法.当 时,由广义牛顿二项式定理,我们有
当 时,由上述论证,我们有
假设命题对 均成立,则对于 ,由 的函数方程有
由归纳原理知,结论得证.
2 根据各种参数进行PDP计数
在本节中,我们主要研究有关长为 的串的统计数据.我们将先给出含有不同参数的PDP生成函数方程,然后应用拉格朗日反演定理给出其计数公式,最后我们将给出PDP中各参数值的数目及其期望估计.
2.1 的数目
由第一返回分解,每个非空经典Dyck路可唯一分解为
, 或者 .来~自^751论+文.网www.751com.cn/
从而,根据 步的数目(用 表示)以及 的数目(用 表示),我们可知经典Dyck路的生成函数 满足以下函数方程:
(2.1)
进而,我们有如下定理:
定理2.1 (1)对于 ,我们记 ,则
.
(2)对于 ,
且有
(3) 中串 的数目的期望值为
证 (1)由Lagrange反演定理,
从而
即有
.
(2)由最后返回分解,任意 可唯一分解为
或者 .
因此,当 时
类似地,我们可以得到当 时
当 时
整理即得