Изменения

Перейти к: навигация, поиск

Символ Похгаммера

1521 байт убрано, 18:08, 25 января 2018
Нет описания правки
В математике '''убывающим факториалом''' (англ. ''falling factorial'') (иногда называется '''нисходящим факториалом''', '''постепенно убывающим факториалом''' или '''нижним факториалом''') обозначают:
:<tex>(x)_{n}=x^{\underline{n}}=x(x-1)(x-2)\cdots(x-n+1)=\prod\limits_{k=1}^{n}(x-(k-1))=\prod\limits_{k=0}^{n-1}(x-k)</tex>
При <tex>n=0</tex> значение принимается равным <tex>1</tex> (пустое произведение).
}}
{{Определение
'''Растущий факториал''' (англ. ''rising factorial'') (иногда называется '''функцией Похгаммера''', '''многочленом Похгаммера''', '''восходящим факториалом''', '''постепенно растущим произведением''' или '''верхним факториалом''') определяется следующей формулой:
:<tex>x^{(n)}=x^{\overline{n}}=x(x+1)(x+2)\cdots(x+n-1)=\prod\limits_{k=1}^{n}(x+(k-1))=\prod\limits_{k=0}^{n-1}(x+k). </tex>
При <tex>n=0</tex> значение принимается равным <tex>1</tex> (пустое произведение).
}}
Грахам, Кнут и Паташник<ref>Ronald L. Graham, Donald E. Knuth and Oren Patashnik in their book ''Concrete Mathematics'' (<tex>1988</tex>), Addison-Wesley, Reading MA. ISBN <tex>0-201-14236-8</tex>, pp.&nbsp;<tex>47</tex>,<tex>48</tex></ref> предложили произносить эти записи как "<tex>x</tex> растущий к <tex>m</tex>" и "<tex>x</tex> убывающий к <tex>m</tex>" соответственно.
При <tex>n=0</tex> значение принимается равным <tex>1</tex> (пустое произведение)В зависимости от контекста символ Похгаммера может обозначать как растущий факториал, так и убывающий факториал.
В зависимости от контекста символ Похгаммера может обозначать как растущий факториалКогда <tex>x</tex> неотрицательное целое число, так <tex>(x)_n</tex> равняется числу инъективных отображений<ref name="Injective function">[https://en.wikipedia.org/wiki/Injective_function Injective function]</ref> из множества с <tex>n</tex> элементами во множество из <tex>x</tex> элементов. Для обозначения этого числа часто применяют обозначения <tex>_x P_n</tex> и убывающий факториал. Сам Лео Август Похгаммер для себя использовал <tex>P(x,n)^n</tex> . Символ Похгаммера в основном используется в другом смысле алгебре, где <tex>x</tex> {{---}} для обозначения биномиального коэффициента переменная, то есть <tex>(x)_n</tex> есть ни что иное как многочлен степени <tex>n</tex> от <tex dpi=150>\tbinom xnx</tex>.
Когда <texb>xЗамечание</texb> неотрицательное целое число, <tex>(x)_n</tex> равняется числу инъективных отображений<ref name="Injective function">[https://en.wikipedia.org/wiki/Injective_function Injective function]</ref> из множества с <tex>n</tex> элементами во множество из <tex>x</tex> элементов. Для обозначения этого числа часто применяют обозначения <tex>_x P_n</tex> и <tex>P(x,n)</tex>. Символ Похгаммера в основном используется в алгебре, где <tex>x</tex> {{---}} переменная, то есть <tex>(x)_n</tex> есть ни что иное как многочлен степени <tex>n</tex> от <tex>x</tex>.
Другие формы записи убывающего факториала: <tex>P(x,n)</tex>, <tex>^x P_n</tex>, ,<tex>P_{x,n}</tex> или <tex>_x P_n</tex>.
Убывающий и растущий факториалы определены так же и в любом ассоциативном кольце с единицей и, следовательно, <tex dpi=150>x</tex> может быть даже комплексным числом, многочленом с комплексными коэффициентами или любой функцией определенной на комплексных числах.
===Связывающие коэффициентыКоэффициенты связи===
Так как убывающие факториалы {{---}} базис кольца многочленов, мы можем переписать произведение двух из них как линейную комбинацию убывающих факториалов:
{{Определение
|definition=
Коэффициенты <tex dpi=150>{m \choose k} {n \choose k} k!</tex>, стоящие при <tex dpi=150>(x)_{m+n-k}</tex> , называются ''' связывающими коэффициентамисвязи''' (англ. ''connection coefficients'').
}}
 
===Биномиальный коэффициент===
Растущий и убывающий факториалы могут быть использованы для обозначения биномиального коэффициента:
:<tex dpi=150>x^{(n)} = {(-1)}^n {(-x)}_{{n}} </tex>
Отношение двух символов Похгаммера определяется какможно выразить следующим образом:
:<tex dpi=150>\frac{(x)_n}{(x)_i} = (x-i)_{n-i},\ n \geqslant i. </tex>
Кроме того, мы можем Убывающий факториал возможно выразить убывающие факториалы следующим образомспособом:
:<tex dpi=150>(x^{\underline)_{m+n}} = x^{\underlinex_{m}} (x-m)^{\underline_{n}}</tex>:<tex dpi=150>(x)_{m+-n} = \frac{1}{(x+1)_m (x+m2)_n</tex>:<tex dpi=150>(x)_{-n} = \frac{1}{cdots (x-+n)_n} = \frac{1}{(x-+1)^{\underline{n}}}</tex> :<tex dpi=150>x^{\underline{-n}} = \frac{1}{(x+1n)_n} = \frac{1}{n! \binom{x+n}{n}} = \frac{1}{(x+1)(x+2) \cdots (x+n)}</tex>
====Числа Стирлинга первого рода====
Растущий факториалы выражаются друг через друга при помощи факториал выражается с помощью [[Числа Стирлинга первого рода|чисел Стирлинга первого рода]]<ref>[http://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=Числа_Стирлинга_первого_рода Числа Стирлинга первого рода, применение]</ref>:
:<tex dpi=150>(x)^{(n)} = \sum\limits_{k=1}^n s(n,k) x^k</tex>
====Числа Стирлинга второго рода====
Убывающий и растущий факториалы выражаются друг через друга при помощи [[Числа Стирлинга второго рода|чисел Стирлинга второго рода]]<ref>[http://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=Числа_Стирлинга_второго_рода Числа Стирлинга первого рода, переход от базиса обычных степеней к базису убывающих факториальных степеней]</ref>:
<tex dpi=150> x^{(n )} = \sum\limits_{k=0}^{n} \left\{\begin{matrix} n \\ n-k \end{matrix} \right\} (x^{\underline)_{n-k}} </tex>
:<tex dpi=150> = \sum\limits_{k=0}^{n} \left\{\begin{matrix} n \\ k \end{matrix} \right\}(-1)^{n-k} (x)_k </tex>
|statement=<tex dpi=150> x^{(n)} = \sum\limits_{k=1}^n (L(n,k) \times (x)_k) = \sum\limits_{k=1}^n (\binom{n-1}{k-1} \frac{n!}{k!} \times (x)_k) </tex>
|proof=
Второе равенство получается из определения чисел Лаха<ref name="Lah numbers"/>. Поэтому осталось доказать лишь то, что левая часть равняется правой:
:<tex dpi=150> x^{(n)} =\sum\limits_{k=1}^n (\binom{n-1}{k-1} \frac{n!}{k!} \times (x)_k) </tex>
Подставим целое <tex dpi=150>m</tex> из отрезка <tex dpi=150>[0;n]</tex>, тогда получим:
|statement=<tex dpi=150>x^{(n)}=\frac{\Gamma(x+n)}{\Gamma(x)}</tex>
|proof=
:<tex dpi=150>\Gamma(z+1) = z\Gamma(z)</tex> {{---}} для комплексного <tex dpi=150>z</tex><ref name=Gammaproof>[Гельфонд А.О. Исчисление конечных разностей. М: ГИФМЛ, <tex>1959</tex>. – страница <tex>118</tex>]</ref>.Значит, это тождество верно и для <tex dpi=150>z=x</tex>, где <tex dpi=150>x</tex> {{---}} вещественное число. То есть:
:<tex dpi=150>\Gamma(x) = (x-1)\Gamma(x-1)</tex> {{---}} для вещественного <tex dpi=150>x</tex>.
Заметим тогда, что:
|statement=<tex dpi=150>(x)_n=\frac{\Gamma(x+1)}{\Gamma(x-n+1)}</tex>
|proof=
:<tex dpi=150>\Gamma(z+1) = z\Gamma(z)</tex> {{---}} для комплексного <tex dpi=150>z</tex><ref name=Gammaproof/>.Значит, это тождество верно и для <tex dpi=150>z=x</tex>, где <tex dpi=150>x</tex> {{---}} вещественное число. То есть:
:<tex dpi=150>\Gamma(x+1) = x\Gamma(x)</tex> {{---}} для вещественного <tex dpi=150>x</tex>.
Заметим тогда, что:
|author=
|about=
|statement=<tex dpi=150>\frac{d\partial^n(x^a)}{dx\partial x^n} = (a)_n\,\, x^{a-n}</tex>
|proof=
<tex dpi=150>\frac{d\partial^n(x^a)}{dx\partial x^n} =a\times\frac{d\partial^{n-1}(x^{a-1})}{dx\partial x^{n-1}}=a(a-1)\times\frac{d\partial^{n-2}(x^{a-2})}{dx\partial x^{n-2}}</tex>:<tex dpi=150>=a(a-1)\cdots (a-n+12)\times\frac{d^{n-n}\partial(x^{a-(n-1)})}{dx^{n-n}\partial x}=(a)_n\,\, x^{a-n}</tex>
}}
 
===Теорема об умножении===
По теореме об умножении<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Multiplication_theorem Multiplication theorem]</ref> получаем следующие выражения для растущего факториала:
 
:<tex dpi=150>(x)_{k+mn} = (x)_k m^{mn} \prod\limits_{j=0}^{m-1} \left(\frac{x+j+k}{m}\right)_n,\ m \in \mathbb{N} </tex>
:<tex dpi=150>(ax+b)_n = x^n \prod\limits_{k=0}^{x-1} \left(a+\frac{b+k}{x}\right)_{n/x},\ x \in \mathbb{Z}^{+} </tex>
:<tex dpi=150>(2x)_{2n} = 2^{2n} (x)_n \left(x+\frac{1}{2}\right)_n. </tex>
==Обобщения==
Обобщенный символ Похгаммера называется Существует обобщённый символ Похгаммера<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Generalized_Pochhammer_symbol Generalized Pochhammer symbol]</ref>, используемый в многомерном математическом анализе. Также существует <tex>q</tex>-аналог<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Q-analog ''q''-analog]</ref> {{---}} <tex>q</tex>-Похгаммер символ<ref>[https://en.wikipedia.org/wiki/Q-Pochhammer_symbol ''q''-Pochhammer symbol]</ref>.
Обобщение убывающего факториала, в которой {{---}} функция вычисляется по нисходящей арифметической последовательности целых чисел, а значения перемножаются какопределённая следующим образом:
:<tex dpi=150>[f(x)]^{k/-h}=f(x)\cdot f(x-h)\cdot f(x-2h)\cdots f(x-(k-1)h),</tex>
где <tex>-h</tex> декремент и <tex>k</tex> {{---}} разница в убывающей арифметической прогрессии аргументов множителей и число факторовмножителей соответственно. Соответствующее обобщения Аналогичное обобщение растущего факториала:
:<tex dpi=150>[f(x)]^{k/h}=f(x)\cdot f(x+h)\cdot f(x+2h)\cdots f(x+(k-1)h).</tex>
Эта запись объединяет растущий и убывающий факториалы, которые <tex dpi=150>[x^{k/1}]</tex> и <tex dpi=150>[x^{k/-1}]</tex> соответственно.
Для арифметической функции <tex>f: \mathbb{N} \rightarrow \mathbb{C}</tex> и параметров <tex>x, t</tex> определен определено обобщенное факториальное произведение вида:
:<tex dpi=150>(x)_{n,f,t} = \prod\limits_{k=1}^{n-1} \left(x+\frac{f(k)}{t^k}\right)</tex>
Анонимный участник

Навигация