Закрытое решение для суммы (A ** n) для n от 1 до M равно (A ^ (M + 1) - 1) / (A - 1) - 1. Чтобы увидеть эту работу, пусть M= 3 и A = 2. Тогда 2 ^ 1 + 2 ^ 2 + 2 ^ 3 = 14 и (2 ^ 4 - 1) / (2 - 1) - 1 = 15/1 - 1 = 14.
Итак, мы имеем выражение замкнутой формы T = (A ^ (M + 1) - 1) / (A - 1) - 1. Это трансцендентное уравнение и не имеет решения в замкнутой форме.Однако, поскольку RHS монотонно возрастает в A (большие значения A всегда дают большие значения выражения), тогда мы можем сделать то, что составляет двоичный поиск, чтобы найти ответ с произвольной точностью:
L = 0
H = MAX(T, 2)
A = (L + H) / 2
while |(A ^ (M + 1) - 1) / (A - 1) - 1 - T| > precision
if (A ^ (M + 1) - 1) / (A - 1) - 1 > T then
H = A
else then
L = A
end if
A = (L + H) / 2
loop
Пример: Т = 14, М = 3, эпсилон = 0,25
L = 0
H = MAX(15, 2) = 14
A = L + H / 2 = 7
|(A ^ (M + 1) - 1) / (A - 1) - 1 - T|
= 385 > 0.25
H = A = 7
A = (L + H) / 2 = 3.5
|(A ^ (M + 1) - 1) / (A - 1) - 1 - T|
= 44.625 > 0.25
H = A = 3.5
A = (L + H) / 2 = 1.75
|(A ^ (M + 1) - 1) / (A - 1) - 1 - T|
= 3.828125 > 0.25
L = A = 1.75
A = (L + H) / 2 = 2.625
|(A ^ (M + 1) - 1) / (A - 1) - 1 - T|
= 13.603515625 > 0.25
H = A = 2.625
A = (L + H) / 2 = 2.1875
|(A ^ (M + 1) - 1) / (A - 1) - 1 - T|
= 3.440185546875 > 0.25
H = A = 2.1875
A = (L + H) / 2 = 1.96875
|(A ^ (M + 1) - 1) / (A - 1) - 1 - T|
= 0.524444580078125 > 0.25
L = A = 1.96875
A = (L + H) / 2 = 2.078125
|(A ^ (M + 1) - 1) / (A - 1) - 1 - T|
= 1.371326446533203125 > 0.25
H = A = 2.078125
A = (L + H) / 2 = 2.0234375
|(A ^ (M + 1) - 1) / (A - 1) - 1 - T|
= 0.402295589447021484375 > 0.25
H = A = 2.0234375
A = (L + H) / 2 = 1.99609375
|(A ^ (M + 1) - 1) / (A - 1) - 1 - T|
= 0.066299498081207275390625 < 0.25
Solution: 1.99609375