Символ Похгаммера — различия между версиями
Строка 1: | Строка 1: | ||
− | + | {{Определение | |
− | + | |definition= | |
В математике '''убывающим факториалом''' (англ. ''falling factorial'') (иногда называется '''нисходящим факториалом''',<ref name="Steffensen" /> '''постепенно убывающим факториалом''' или '''нижним факториалом''') обозначают: | В математике '''убывающим факториалом''' (англ. ''falling factorial'') (иногда называется '''нисходящим факториалом''',<ref name="Steffensen" /> '''постепенно убывающим факториалом''' или '''нижним факториалом''') обозначают: | ||
− | |||
:<tex>(x)_{n}=x^{\underline{n}}=x(x-1)(x-2)\cdots(x-n+1)=\prod_{k=1}^{n}(x-(k-1))=\prod_{k=0}^{n-1}(x-k)</tex> | :<tex>(x)_{n}=x^{\underline{n}}=x(x-1)(x-2)\cdots(x-n+1)=\prod_{k=1}^{n}(x-(k-1))=\prod_{k=0}^{n-1}(x-k)</tex> | ||
− | + | }} | |
+ | {{Определение | ||
+ | |definition= | ||
'''Растущий факториал''' (англ. ''rising factorial'') (иногда называется '''функцией Похгаммера''', '''многочленом Похгаммера''', '''восходящим факториалом''',<ref name="Steffensen">Steffensen, J. F., Interpolation (2nd ed.), Dover Publications, p. 8, ISBN 0-486-45009-0 (A reprint of the 1950 edition by Chelsea Publishing Co.)</ref> '''постепенно растущим произведением''' или '''верхним факториалом''') определяется следующей формулой: | '''Растущий факториал''' (англ. ''rising factorial'') (иногда называется '''функцией Похгаммера''', '''многочленом Похгаммера''', '''восходящим факториалом''',<ref name="Steffensen">Steffensen, J. F., Interpolation (2nd ed.), Dover Publications, p. 8, ISBN 0-486-45009-0 (A reprint of the 1950 edition by Chelsea Publishing Co.)</ref> '''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_{k=1}^{n}(x+(k-1))=\prod_{k=0}^{n-1}(x+k). </tex> | :<tex>x^{(n)}=x^{\overline{n}}=x(x+1)(x+2)\cdots(x+n-1)=\prod_{k=1}^{n}(x+(k-1))=\prod_{k=0}^{n-1}(x+k). </tex> | ||
+ | }} | ||
При <tex>n=0</tex> значение принимается равным <tex>1</tex> (пустое произведение). | При <tex>n=0</tex> значение принимается равным <tex>1</tex> (пустое произведение). | ||
Строка 18: | Строка 19: | ||
==Примеры== | ==Примеры== | ||
+ | [[File:XxxCircles.png|420px|thumb|upright|График убывающего символа Похгаммера]] | ||
Несколько первых растущих факториалов: | Несколько первых растущих факториалов: | ||
:<tex>x^{(0)}=x^{\overline0}=1 </tex> | :<tex>x^{(0)}=x^{\overline0}=1 </tex> | ||
Строка 49: | Строка 51: | ||
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. | 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. | ||
− | Растущий факториал может быть продолжен на вещественные значения <tex dpi=150>n</tex>, но с использованием | + | Растущий факториал может быть продолжен на вещественные значения <tex dpi=150>n</tex>, но с использованием [[wikipedia:Gamma function|Гамма функции]] при условии, что <tex dpi=150>x</tex> и <tex dpi=150>x+n</tex> вещественные числа, но не отрицательные целые: |
:<tex dpi=150>x^{(n)}=\frac{\Gamma(x+n)}{\Gamma(x)},</tex> | :<tex dpi=150>x^{(n)}=\frac{\Gamma(x+n)}{\Gamma(x)},</tex> | ||
Строка 63: | Строка 65: | ||
== Связывающие коэффициенты и тождества == | == Связывающие коэффициенты и тождества == | ||
− | Убывающий и растущий факториалы связаны друг с другом [[Lah | + | Убывающий и растущий факториалы связаны друг с другом [[wikipedia:Lah number|числами Лаха]] и суммами для интегральных степеней переменной <tex dpi=150>x</tex> с привлечением [[Числа Стирлинга второго рода|чисел Стирлинга второго рода]] в следующих формах, в которых <tex dpi=150>\binom{r}{k} = r^{\underline{k}} / k!</tex>: |
<ref name="Introduction to the factorials and binomials">[http://functions.wolfram.com/GammaBetaErf/Factorial/introductions/FactorialBinomials/05/ Wolfram Functions Site {{---}} Introduction to the factorials and binomials]</ref> | <ref name="Introduction to the factorials and binomials">[http://functions.wolfram.com/GammaBetaErf/Factorial/introductions/FactorialBinomials/05/ Wolfram Functions Site {{---}} Introduction to the factorials and binomials]</ref> | ||
− | + | <tex dpi=150> x^{\underline{n}} = \sum_{k=1}^n \binom{n-1}{k-1} \frac{n!}{k!} \times (x)_k </tex> | |
:<tex dpi=150> = (-1)^n (-x)_n = (x-n+1)_n = \frac{1}{(x+1)^{\overline{-n}}} </tex> | :<tex dpi=150> = (-1)^n (-x)_n = (x-n+1)_n = \frac{1}{(x+1)^{\overline{-n}}} </tex> | ||
:<tex dpi=150> (x)_n = \sum_{k=0}^{n} \binom{n}{k} (n-1)^{\underline{n-k}} \times x^{\underline{k}} </tex> | :<tex dpi=150> (x)_n = \sum_{k=0}^{n} \binom{n}{k} (n-1)^{\underline{n-k}} \times x^{\underline{k}} </tex> | ||
Строка 72: | Строка 74: | ||
:<tex dpi=150> = \binom{-x}{n} (-1)^n n! </tex> | :<tex dpi=150> = \binom{-x}{n} (-1)^n n! </tex> | ||
:<tex dpi=150> = \binom{x+n-1}{n} n! </tex> | :<tex dpi=150> = \binom{x+n-1}{n} n! </tex> | ||
− | + | <tex dpi=150> x^n = \sum_{k=0}^{n} \left\{\begin{matrix} n \\ n-k \end{matrix} \right\} x^{\underline{n-k}} </tex> | |
:<tex dpi=150> = \sum_{k=0}^{n} \left\{\begin{matrix} n \\ k \end{matrix} \right\}(-1)^{n-k} (x)_k. </tex> | :<tex dpi=150> = \sum_{k=0}^{n} \left\{\begin{matrix} n \\ k \end{matrix} \right\}(-1)^{n-k} (x)_k. </tex> | ||
Строка 78: | Строка 80: | ||
:<tex dpi=150>(x)_m (x)_n = \sum_{k=0}^m {m \choose k} {n \choose k} k!\, (x)_{m+n-k}.</tex> | :<tex dpi=150>(x)_m (x)_n = \sum_{k=0}^m {m \choose k} {n \choose k} k!\, (x)_{m+n-k}.</tex> | ||
+ | {{Определение | ||
+ | |definition= | ||
+ | Коэффициенты <tex dpi=150>(x)_{m+n-k}</tex> называются ''' связывающими коэффициентами''' (англ. ''connection coefficients''). | ||
+ | }} | ||
+ | Связывающие коэффициенты имеют комбинаторную интерпретацию как число способов объединить <tex dpi=150>k</tex> элементов из множеств размера <tex dpi=150>m</tex> и <tex dpi=150>n</tex>. | ||
− | + | Отношение двух символов Похгаммера определяется как: | |
:<tex dpi=150>\frac{(x)_n}{(x)_i} = (x+i)_{n-i},\ n \geq i. </tex> | :<tex dpi=150>\frac{(x)_n}{(x)_i} = (x+i)_{n-i},\ n \geq i. </tex> | ||
− | + | Кроме того, мы можем развернуть экспоненты и убывающие факториалы как: | |
:<tex dpi=150>x^{\underline{m+n}} = x^{\underline{m}} (x-m)^{\underline{n}}</tex> | :<tex dpi=150>x^{\underline{m+n}} = x^{\underline{m}} (x-m)^{\underline{n}}</tex> | ||
Строка 90: | Строка 97: | ||
:<tex dpi=150>x^{\underline{-n}} = \frac{1}{(x+1)_n} = \frac{1}{n! \binom{x+n}{n}} = \frac{1}{(x+1)(x+2) \cdots (x+n)}</tex> | :<tex dpi=150>x^{\underline{-n}} = \frac{1}{(x+1)_n} = \frac{1}{n! \binom{x+n}{n}} = \frac{1}{(x+1)(x+2) \cdots (x+n)}</tex> | ||
− | + | Наконец, по [[wikipedia:Multiplication theorem|теореме об умножении]] получаем следующие выражения для растущего факториала: | |
:<tex dpi=150>(x)_{k+mn} = (x)_k m^{mn} \prod_{j=0}^{m-1} \left(\frac{x+j+k}{m}\right)_n,\ m \in \mathbb{N} </tex> | :<tex dpi=150>(x)_{k+mn} = (x)_k m^{mn} \prod_{j=0}^{m-1} \left(\frac{x+j+k}{m}\right)_n,\ m \in \mathbb{N} </tex> | ||
Строка 115: | Строка 122: | ||
:<tex>[f(x)]^{k/-h}=f(x)\cdot f(x-h)\cdot f(x-2h)\cdots f(x-(k-1)h),</tex> | :<tex>[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> число факторов. Соответствующее обобщения растущего факториала | + | где :<tex>-h</tex> декремент и :<tex>k</tex> число факторов. Соответствующее обобщения растущего факториала: |
:<tex>[f(x)]^{k/h}=f(x)\cdot f(x+h)\cdot f(x+2h)\cdots f(x+(k-1)h).</tex> | :<tex>[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 [''x'']<sup>''k''/1</sup> and [''x'']<sup>''k''/−1</sup> соответственно. | |
− | + | Для арифметической функции <tex>f: \mathbb{N} \rightarrow \mathbb{C}</tex> и параметров <tex>x, t</tex> определен обобщенное факториальное произведение вида: | |
:<tex>(x)_{n,f,t} := \prod_{k=1}^{n-1} \left(x+\frac{f(k)}{t^k}\right)</tex> | :<tex>(x)_{n,f,t} := \prod_{k=1}^{n-1} \left(x+\frac{f(k)}{t^k}\right)</tex> | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
== См.также == | == См.также == | ||
+ | *[[wikipedia:Gamma function|Гамма функция]] | ||
*[[Числа Стирлинга первого рода]] | *[[Числа Стирлинга первого рода]] | ||
*[[Числа Стирлинга второго рода]] | *[[Числа Стирлинга второго рода]] | ||
Строка 138: | Строка 139: | ||
*[[wikipedia:Generalized Pochhammer symbol|Обобщённый символ Похгаммера]] | *[[wikipedia:Generalized Pochhammer symbol|Обобщённый символ Похгаммера]] | ||
*[[wikipedia:q-Pochhammer symbol|''q''-Похгаммер символ]] | *[[wikipedia:q-Pochhammer symbol|''q''-Похгаммер символ]] | ||
+ | *[[wikipedia:Lah number|Числа Лаха]] | ||
+ | *[[wikipedia:Multiplication theorem|Теорема об умножении]] | ||
==Примeчания== | ==Примeчания== | ||
Строка 145: | Строка 148: | ||
* [http://mathworld.wolfram.com/PochhammerSymbol.html Pochhammer Symbol] | * [http://mathworld.wolfram.com/PochhammerSymbol.html Pochhammer Symbol] | ||
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Falling_and_rising_factorials#cite_ref-3 Wikipedia {{---}} Falling and rising factorials] | * [https://en.wikipedia.org/wiki/Falling_and_rising_factorials#cite_ref-3 Wikipedia {{---}} Falling and rising factorials] | ||
+ | * [https://www.mathworks.com/help/symbolic/pochhammer.html?requestedDomain=true Pochhammer Symbol at MATLAB] | ||
[[Категория:Дискретная математика и алгоритмы]] | [[Категория:Дискретная математика и алгоритмы]] | ||
[[Категория:Символ Похгаммера]] | [[Категория:Символ Похгаммера]] | ||
+ | |||
+ | = ЭТО НЕ КОНЕЦ, ЭТО ЕЩЕ ТОЛЬКО НАЧАЛО = |
Версия 20:42, 18 января 2018
Определение: |
В математике убывающим факториалом (англ. falling factorial) (иногда называется нисходящим факториалом,[1] постепенно убывающим факториалом или нижним факториалом) обозначают:
|
Определение: |
Растущий факториал (англ. rising factorial) (иногда называется функцией Похгаммера, многочленом Похгаммера, восходящим факториалом,[1] постепенно растущим произведением или верхним факториалом) определяется следующей формулой:
|
При значение принимается равным (пустое произведение).
Символ Похгаммера введен Лео Августом Похгаммером в записи [2]
, где неотрицательное целое число. В зависимости от контекста символ Похгаммера может обозначать как растущий факториал, так и убывающий факториал. Поэтому при чтении любой статьи необходимо обратить внимание на то, какой именно из двух факториалов имеется в виду. Сам Похгаммер для себя использовал в другом смысле - для обозначения биномиального коэффициента .В этой статье [3]
означает убывающий факториал и - растущий факториал. Такое же обозначение используется в комбинаторике.Когда инъективных отображений из множества с элементами во множество из элементов. Для обозначения этого числа часто применяют обозначения и . Символ Похгаммера в основном используется в алгебре, где - переменная, то есть есть ни что иное как многочлен степени от .
неотрицательное целое число, равняется числуСодержание
Примеры
Несколько первых растущих факториалов:
Несколько первых убывающих факториалов:
Коэффициенты в выражениях являются числами Стирлинга первого рода.
Свойства
Растущий и убывающий факториалы могут быть использованы для обозначения биномиального коэффициента:
Таким образом, многие свойства биномиальных коэффициентов справедливы для убывающих и растущих факториалов.
Растущий факториал может быть выражен как убывающий факториал, начинающийся с другого конца,
или как убывающий с противоположным аргументом,
Убывающий и растущий факториалы определены так же и в любом ассоциативном кольце с единицей и, следовательно,
может быть даже комплексным числом, многочленом с комплексными коэффициентами или любой функцией определенной на комплексных числах.Растущий факториал может быть продолжен на вещественные значения Гамма функции при условии, что и вещественные числа, но не отрицательные целые:
, но с использованиемто же самое и про убывающий факториал:
Если
означает производную по , тоСвязывающие коэффициенты и тождества
Убывающий и растущий факториалы связаны друг с другом числами Лаха и суммами для интегральных степеней переменной с привлечением чисел Стирлинга второго рода в следующих формах, в которых : [4]
Так как убывающие факториалы - базис кольца многочленов, мы можем переписать произведение двух из них как линейную комбинацию убывающих факториалов:
Определение: |
Коэффициенты | называются связывающими коэффициентами (англ. connection coefficients).
Связывающие коэффициенты имеют комбинаторную интерпретацию как число способов объединить
элементов из множеств размера и .Отношение двух символов Похгаммера определяется как:
Кроме того, мы можем развернуть экспоненты и убывающие факториалы как:
Наконец, по теореме об умножении получаем следующие выражения для растущего факториала:
Альтернативные формы записи
Альтернативная форма записи растущего факториала:
а убывающего факториала:
использовались А. Капелли (1893) и Л. Тоскано (1939) соответственно.[5] Грахам, Кнут и Паташник[6] предложили произносить эти записи как " растущий к " и " убывающий к " соответственно.
Другие формы записи убывающего факториала:
, , , или .Другое обозначение растущего факториала [2]
реже встречается, чем . Обозначение используется для растущего факториала, запись обычно применяется для обозначения убывающего факториала для избежания недоразумений.Обобщения
Обобщенный символ Похгаммера называется обобщённый символ Похгаммера, используемый в многомерном математическом анализе. Также существует q-аналог — q-Похгаммер символ.
Обобщение убывающего факториала, в которой функция вычисляется по нисходящей арифметической последовательности целых чисел, а значения перемножаются как:
где :
декремент и : число факторов. Соответствующее обобщения растущего факториала:Эта запись объединяет растущий и убывающий факториалы, которые [x]k/1 and [x]k/−1 соответственно.
Для арифметической функции
и параметров определен обобщенное факториальное произведение вида:См.также
- Гамма функция
- Числа Стирлинга первого рода
- Числа Стирлинга второго рода
- Инъективное отображение
- Обобщённый символ Похгаммера
- q-Похгаммер символ
- Числа Лаха
- Теорема об умножении
Примeчания
- ↑ 1,0 1,1 Steffensen, J. F., Interpolation (2nd ed.), Dover Publications, p. 8, ISBN 0-486-45009-0 (A reprint of the 1950 edition by Chelsea Publishing Co.)
- ↑ 2,0 2,1 Knuth, Donald E. (1992), "Two notes on notation", American Mathematical Monthly, 99 (5): 403–422, arXiv:math/9205211 Freely accessible, doi:10.2307/2325085, JSTOR 2325085. The remark about the Pochhammer symbol is on page 414.
- ↑ Olver, Peter J. (1999), Classical Invariant Theory, Cambridge University Press, ISBN 0-521-55821-2, MR 1694364
- ↑ Wolfram Functions Site — Introduction to the factorials and binomials
- ↑ According to Knuth, The Art of Computer Programming, Vol. 1, 3rd ed., p. 50.
- ↑ Ronald L. Graham, Donald E. Knuth and Oren Patashnik in their book Concrete Mathematics (1988), Addison-Wesley, Reading MA. ISBN 0-201-14236-8, pp. 47,48