Изменения

Перейти к: навигация, поиск

Числа Стирлинга первого рода

998 байт добавлено, 19:53, 18 декабря 2012
Нет описания правки
{{Определение|definition='''Числа Стирлинга первого рода''' (''Stirling numbers of the first kind'') — количество [http://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%B1%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D1%8A%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%8B перестановок] порядка <tex>n</tex> с <tex>k</tex> циклами.Иначе говоря, число Стирлинга первого рода определяется как количество перестановок из <tex>n</tex> элементов на <tex>k</tex> не пустых подмножеств, при этом две перестановки считаются различными, если хотя бы одно подмножество из первой перестановки нельзя получить ни из одного подмножества второй перестановки с помощью циклического сдвига. Числа Стирлинга 1-го рода обозначаются как <tex>s(n,k)</tex> или <tex>\left[{n\atop k}}\right]</tex>.
==Пример==
<tex>s(4,2)=11([1;2][3;4]; [1;4][2;3]; [1;3][2;4]; [1][2;4;3]; [1][2;3;4]; [2][1;4;3]; [2][1;3;4]; [3][1;4;2]; [3][1;2;4]; [4][1;3;2]; [4][1; 2;3])</tex>.
 
Заметим, что перестановки <tex>[1][2;3;4]</tex> и <tex>[1][2;4;3]</tex> считаются различными, так как подмножество <tex>[2;3;4]</tex> невозможно получить ни из подмножества <tex>[1]</tex>, ни из подмножества <tex>[2;4;3]</tex> с помощью циклического сдвига элементов.
==Соотношения==
Числами Равносильное определение получается, если числа Стирлинга первого рода (со знаком) <tex>s(n, k)</tex> называются задать как коэффициенты многочленав разложении:<mathtex>(x)_^{n} = \sum_{k=0}^n s(n,k) x^k,</math> где <math>(x)_n</math> — [http://en.wikipedia.org/wiki/Pochhammer_symbol символ Похгаммера] (убывающий факториал):: <math>(x)_{n}=x(x-1)(x-2)\cdots(x-n+1).</mathtex>
Числа имеют чередующийся знак, а их абсолютные значения, называемые числами Стирлинга первого рода (без знака), задают количество перестановок множества, состоящего из <tex>n</tex> элементов с Здесь <tex>k</tex> циклами.Беззнаковые числа Стирлинга задаются коэффициентами многочлена: <math>(x)^{n} = \sum_{k=0}^n s(n,k) x^k,</mathtex>обозначим как возрастающие факториальные степени:
где <math>(x)^n</math> — символ Похгаммера (возрастающий факториал):: <mathtex>(x)^{n}=x(x+1)(x+2)\cdots(x+n-1).</mathtex>
=== Рекуррентное соотношение ===
Числа Стирлинга первого рода задаются рекуррентным соотношением:
:<mathtex> s(0, 0) = 1 </mathtex>,:<mathtex> s(n, 0) = 0 </mathtex>, для <tex>n > 0</tex>,:<mathtex> s(0, k) = 0 </mathtex>, для <tex>k > 0</tex>,. :Выведем рекуррентную формулу для вычисления чисел со знаком: Стирлинга первого рода. Каждое представление <tex>n</tex> элементов в виде <tex>k</tex> циклов либо помещает последний элемент(<tex>n-</tex>ый) в отдельный цикл <mathtex> s(n-1, k-1) = </tex> способами, либо вставляет этот элемент в одно из <tex>s(n-1, k-1) - </tex> циклических представлений первых <tex>(n-1) \cdot s</tex> элементов. В последнем случае существует <tex>(n-1)</tex> различных способов подобной вставки. Например, k) при вставке элемента <tex>4</mathtex> для в цикл <mathtex>0 [1;2;3]< k /tex> можно получить только 3 разных цикла: < n.tex>[1;2;3;4], [1;2;4;3], [1;4;2;3]</mathtex>. Таким образом, рекуррентность имеет вид::для чисел без знака: <mathtex> s(n, k) = s(n-1, k-1) + (n-1) \cdot *s(n-1, k) </math> для <math>0 < k < n.</mathtex>
==Числа Стирлинга для малых N и K==
==Тождества, включающие числа Стирлинга первого рода==
===Простые тождества===
Как уже упоминалось ранее:
<tex>s(n,n-3)={n \choose 2}{n \choose 4}</tex>
 
===Другие тождества===
 
<tex>s(n,2)=(n-1)! H_{n-1}</tex>, где <tex>H_{n}</tex> — гармоническое число([http://en.wikipedia.org/wiki/Harmonic_number Harmonic number])
 
<tex>s(n,3)=\frac{1}{2} (n-1)! \left[ (H_{n-1})^2 - H_{n-1}^{(2)} \right]</tex>, где <tex>H_{n}^{(2)}</tex> — обобщенное гармоническое число([http://en.wikipedia.org/wiki/Harmonic_number#Generalized_harmonic_numbers Generalized harmonic number])
<tex>\sum_{k=0}^n s(n,k) = n!</tex> — конечная сумма.
* [http://en.wikipedia.org/wiki/Stirling_numbers_of_the_first_kind Stirling numbers of the first kind]
 
[[Категория: Дискретная математика и алгоритмы]]
[[Категория: Комбинаторика]]
Анонимный участник

Навигация