另一种解决赠券收集问题的方法是用生成函数。
观察得出,赠券收集的过程必然如下:
- 收集第一张赠券,其出现的机率是

- 收集了若干张第一种赠券
- 收集到一张第二种赠券,其出现的机率是

- 收集了若干张第一种或第二种赠券
- 收集到一张第三种赠券,其出现的机率是

- 收集了若干张第一种、第二种或第三种赠券
- 收集到一张第四种赠券,其出现的机率是


- 收集到一张最后一种赠券,其出现的机率是

若某一刻已若干种赠券,再收集到一张已重复的赠券的机率是p,那么,再收集到m张已重复的赠券的机率就是
。则就此部分而言,有关m的概率母函数(PGF)是

若将上述收集过程分割为多个阶段,则整个收集过程所花的时间的概率母函数为各部分的乘积,亦即

那么,根据机率生成函数的特性,总收集次数T的期望值是

而某一T的机率则是

计算E(T)可先化简
为

因为

所以

故此可得出

其中的连加部分可化简:

所以得出:
用机率生成函数可同时求取变异量。变异量可写作

其中
![{\displaystyle {\begin{aligned}\operatorname {E} (T(T-1))=&\left.{\frac {\mathrm {d} ^{2}}{\mathrm {d} z^{2}}}G(z)\right|_{z=1}\\=&\left[G(z)\left({\frac {n}{z}}+{\frac {1}{n-z}}+{\frac {2}{n-2z}}+{\frac {3}{n-3z}}\cdots +{\frac {n-1}{n-(n-1)z}}\right)^{2}\right.\\&\;\left.\left.+G(z)\left(-{\frac {n}{z^{2}}}+{\frac {1^{2}}{(n-z)^{2}}}+{\frac {2^{2}}{(n-2z)^{2}}}+{\frac {3^{2}}{(n-3z)^{2}}}\cdots +{\frac {(n-1)^{2}}{(n-(n-1)z)^{2}}}\right)\right]\right|_{z=1}\\=&n^{2}H_{n}^{2}-n+\sum _{k=1}^{n-1}{\frac {k^{2}}{(n-k)^{2}}}\\=&n^{2}H_{n}^{2}-n+\sum _{k=1}^{n-1}{\frac {(n-k)^{2}}{k^{2}}}\\=&n^{2}H_{n}^{2}-n+n^{2}H_{n-1}^{(2)}-2nH_{n-1}+(n-1).\end{aligned}}}](//wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a5676a52167ca8fdc95c974d97eef3f8aaea8c2d)
故得出:
