另一種解決贈券收集問題的方法是用生成函數。
觀察得出,贈券收集的過程必然如下:
- 收集第一張贈券,其出現的機率是

- 收集了若干張第一種贈券
- 收集到一張第二種贈券,其出現的機率是

- 收集了若干張第一種或第二種贈券
- 收集到一張第三種贈券,其出現的機率是

- 收集了若干張第一種、第二種或第三種贈券
- 收集到一張第四種贈券,其出現的機率是


- 收集到一張最後一種贈券,其出現的機率是

若某一刻已若干種贈券,再收集到一張已重覆的贈券的機率是p,那麼,再收集到m張已重覆的贈券的機率就是
。則就此部分而言,有關m的概率母函數(PGF)是

若將上述收集過程分割為多個階段,則整個收集過程所花的時間的概率母函數為各部分的乘積,亦即

那麼,根據機率生成函數的特性,總收集次數T的期望值是

而某一T的機率則是

計算E(T)可先化簡
為

因為

所以

故此可得出

其中的連加部分可化簡:

所以得出:
用機率生成函數可同時求取變異量。變異量可寫作

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:
