Over the last several decades, improvements in the fields of analytic combinatorics and computer algebra have made determining the asymptotic behaviour of sequences satisfying linear recurrence relations with polynomial coefficients largely a matter of routine, under assumptions that hold often in practice. The algorithms involved typically take a sequence, encoded by a recurrence relation and initial terms, and return the leading terms in an asymptotic expansion up to a big-O error term. Less studied, however, are effective techniques giving an explicit bound on asymptotic error terms. Among other things, such explicit bounds typically allow the user to automatically prove sequence positivity (an active area of enumerative and algebraic combinatorics) by exhibiting an index when positive leading asymptotic behaviour dominates any error terms. In this article, we present a practical algorithm for computing such asymptotic approximations with rigorous error bounds, under the assumption that the generating series of the sequence is a solution of a differential equation with regular (Fuchsian) dominant singularities. Our algorithm approximately follows the singularity analysis method of Flajolet and Odlyzko, except that all big-O terms involved in the derivation of the asymptotic expansion are replaced by explicit error terms. The computation of the error terms combines analytic bounds from the literature with effective techniques from rigorous numerics and computer algebra. We implement our algorithm in the SageMath computer algebra system and exhibit its use on a variety of applications (including our original motivating example, solution uniqueness in the Canham model for the shape of genus one biomembranes).


翻译:在过去几十年里,分析组合和计算机代数领域的改进使得确定与多元系数的线性重现关系的序列序列的无症状行为基本上属于常规问题,而这种假设经常会维持在实际中。 所涉及的算法通常采用一个序列,以复现关系和初始术语编码,并将主要术语以无症状扩展返回到一个大-O错误术语。然而,研究较少的是使无症状误差术语有明确约束的有效技术。除其他外,这种明确界限通常使用户能够自动证明与多元系数的线性重现关系的序列(一个活跃的点数和数数组复数调调数区域)的假设。在本文章中,我们用一个实用的算法来计算带有严格误差模型的“无症状近似”近似。根据一种假设,即该序列生成的序列是一种与常规(Fuchsian)主要奇异异方公式的解决方案。在原始奇异性缩缩图中,我们的算法则以“Orationality ” 术语结合了“Otra” 方法, 包括了“Ojoinal laction” laction laction laction laction later later exter 。

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