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欧拉数


欧拉数 <n; k> 给出了集合 {1,2,...,n} 中恰好有 k排列升序 的排列数(Graham et al. 1994, p. 267)。请注意,Comtet (1974) 使用了略有不同的欧拉数定义,他将欧拉数 A(n,k) (有时也表示为 A_(n,k)) 定义为长度为 k-1排列游程 的数量,因此 A(n,k)=<n; k-1>

欧拉数由以下求和公式显式给出

 <n; k>=sum_(j=0)^(k+1)(-1)^j(n+1; j)(k-j+1)^n
(1)

(Comtet 1974, p.  243)。欧拉数满足以下求和恒等式

 sum_(k=0)^n<n; k>=n!
(2)

以及 Worpitzky 恒等式

 sum_(k=1)^n(k+x-1; n)<n; k>=x^n.
(3)

欧拉数也出现在 sinc 函数 积分的令人惊讶的上下文中,也出现在以下形式的和中

sum_(k=1)^(infty)k^nr^k=Li_(-n)(r)
(4)
=1/((1-r)^(n+1))sum_(i=0)^(n-1)<n; i>r^(n-i),
(5)

其中 Li_m(z)多对数函数。因此,<n; k>x^(k+1) 在以下表达式中的系数给出

 ((1-x)^(n+1)Li_(-n)(x))/x.
(6)

<n; k> 具有 指数生成函数

 sum_(k=0)^inftysum_(n=0)^infty<n; k>(x^n)/(n!)(z^k)/(k!)=((z-1)e^x)/(ze^x-e^(xz)).
(7)

欧拉数 A(n,k) 满足 递推关系

 A(n,k)=(n-k+1)A(n-1,k-1)+kA(n-1,k).
(8)

特殊情况由下式给出

<n; 1>=2^n-n-1
(9)
<n; 2>=3^n-2^n(n+1)+1/2n(n+1)
(10)
<n; 3>=4^n-3^n(n+1)+2^(n-1)n(n+1)-1/6(n-1)n(n+1)
(11)

并在下表中总结。

kOEIS<1; k>, <2; k>, <3; k>, ...
1A0002950, 1, 4, 11, 26, 57, 120, 247, 502, 1013, ...
2A0004600, 0, 1, 11, 66, 302, 1191, 4293, 14608, ...
3A0004980, 0, 0, 1, 26, 302, 2416, 15619, 88234, ...

将数字 A(n,k) 排列成三角形,得到 欧拉数三角形

 1
1  1
1  4  1
1  11  11  1
1  26  66  26  1
1  57  302  302  57  1
1 120 1191 2416 1191 120 1.
(12)

(OEIS A008292)。因此,欧拉数代表了 二项式系数 的一种推广,其中定义的 递推关系 分别对邻居的和按其行号和列号进行加权。


另请参阅

组合锁, 欧拉数, 欧拉数三角形, 欧拉素数, 欧拉锯齿数, 排列升序, 排列游程, 多对数函数, 西蒙·纽科姆问题, sinc 函数, Worpitzky 恒等式, Z 变换

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参考文献

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欧拉数

请引用本文为

Weisstein, Eric W. "欧拉数。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/EulerianNumber.html

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