Allgemeine Loesung zu 3b ergaenzt.

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Jim Martens 2013-10-17 17:53:39 +02:00
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@ -56,6 +56,22 @@
& X^{16} &\cdot & X^{16} &=& X^{32} \\
& X^{32} &\cdot & X^{32} &=& X^{64}
\end{alignat*}
Auf eben gezeigte Weise kann man $X^{64}$ mit nur $6$ Multiplikationen ausrechnen.
Auf eben gezeigte Weise kann man $X^{64}$ mit nur $6$ Multiplikationen ausrechnen. Interessanterweise gilt $2^{6} = 64$. Müsste man nun eine andere 2-Potenz ausrechnen, dann wäre das Ergebnis ebenso schnell klar. Da im allgemeinen Fall $n$ aber irgendeine Zahl sein kann, ist es sinnvoll sich zum Beispiel $74$ anzusehen. Im Fall von $74$ würde es so weiter gehen:
\begin{alignat*}{3}
& X^{64} &\cdot & X^{8} &=& X^{72} \\
& X^{72} &\cdot & X^{2} &=& X^{74}
\end{alignat*}
Demnach würden bei $74$ acht Multiplikationen benötigt.
Daraus kann die allgemeine Formel für die Anzahl der Multiplikationen $F(n)$ gebildet werden:\\
\begin{alignat*}{2}
F(n) &=& \begin{cases}
0, & \text{wenn } n = 1\\
\lceil F(\frac{n}{2}) \rceil + 1, & \text{wenn } n > 1
\end{cases}
\end{alignat*}
Diese rekursive Formel könnte auch als Schleife dargestellt werden. Durch die Halbierung von n bei jedem Durchgang hat die Funktion eine logarithmische Laufzeit. Die Addition ist dabei irrelevant, wenn man sich das asymptotische Verhalten ansieht.
Damit ist die Behauptung, dass $\mathcal{O}(\log n)$ Multiplikationen ausreichen um $X^{n}$ zu berechnen, gezeigt.
\subsection{} %c
\end{document}