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对于两个非负函数f和g,证明或反证f= O(g)和g= O(f)且∀n,f(n) > g(n)则f−g= O(1)

首先,我们来解释一下问题中提到的符号和概念:

  • O符号:在计算机科学中,O符号表示算法的渐进时间复杂度的上界。当我们说f=O(g)时,意味着存在一个正常数c和一个正整数n0,使得对于所有的n≥n0,都有f(n)≤c*g(n)。这表示函数f的增长速度不超过函数g的增长速度。

现在我们来证明或反证f=O(g)和g=O(f)且∀n,f(n) > g(n)则f−g=O(1)。

证明: 根据题目条件,我们知道f=O(g)和g=O(f),即存在正常数c1、c2和正整数n1、n2,使得对于所有的n≥n1,有f(n)≤c1g(n),对于所有的n≥n2,有g(n)≤c2f(n)。

我们需要证明f−g=O(1),即存在正常数c和正整数n0,使得对于所有的n≥n0,有|f(n)−g(n)|≤c。

由于∀n,f(n) > g(n),我们可以推断出f(n)−g(n) > 0,即f(n)−g(n)是一个非负函数。

我们可以选择c=max(c1, c2)作为正常数,并选择n0=max(n1, n2)作为正整数。

对于所有的n≥n0,根据f=O(g)和g=O(f)的定义,我们有f(n)≤c1g(n)和g(n)≤c2f(n)。

因此,我们可以得到以下不等式:

f(n)−g(n) ≤ c1g(n)−g(n) ≤ (c1−1)g(n) ≤ c*g(n)

g(n)−f(n) ≤ c2f(n)−f(n) ≤ (c2−1)f(n) ≤ c*f(n)

由于f(n)−g(n) > 0,我们可以得到:

0 ≤ f(n)−g(n) ≤ c*g(n)

因此,我们证明了f−g=O(1)。

综上所述,我们证明了对于两个非负函数f和g,如果f=O(g)和g=O(f)且∀n,f(n) > g(n),则f−g=O(1)。

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