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划分函数 Q


Q(n),也记为 q(n) (Abramowitz and Stegun 1972, p. 825),给出了将整数 n 写成正整数之和的方式数,不考虑顺序,但要求给定划分中的所有整数都是不同的。例如,Q(10)=10,因为 10 划分为不同部分的划分是 {1,2,3,4}{2,3,5}{1,4,5}{1,3,6}{4,6}{1,2,7}{3,7}{2,8}{1,9}{10}Q(n) 函数在 Wolfram 语言中实现为PartitionsQ[n]。 Q(0) 通常定义为 1。

n=1, 2, ... 的值是 1, 1, 2, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, ... (OEIS A000009)。

Q(n) 的前几个素数值对应的索引是 3, 4, 5, 7, 22, 70, 100, 495, 1247, 2072, 320397, 3335367, 16168775, 37472505, 52940251, 78840125, 81191852, ... (OEIS A035359),对应的值是 2, 2, 3, 5, 89, 29927, 444793, 602644050950309, ... (OEIS A051005),并且直到 n=10^8 都没有其他素数值 (M. Alekseyev, 7 月 10 日, 2015 年)。

Q(n) 也是将 n 划分为奇数部分的方式数,有时记为 p(O,n) (Andrews 1998, p. 237)。

生成函数 Q(n)

G(x)=product_(n=1)^(infty)(1+x^n)
(1)
=1/(product_(n=0)^(infty)(1-x^(2n+1)))
(2)
=product_(n=1)^(infty)(1-x^(2n))/(1-x^n)
(3)
=((x^2)_infty)/((x)_infty)
(4)
=(x;x^2)_infty^(-1)
(5)
=1+x+x^2+2x^3+2x^4+3x^5+...,
(6)

其中 (q;a)_infty(q)_inftyq-Pochhammer 符号

这也可以解释为 雅可比三重积 的另一种形式,用 Q 函数 表示为

 Q_1Q_2Q_3=1
(7)

(Borwein and Borwein 1987, p. 64)。

递推关系Q(0)=Q(1)=1

 Q(n)=1/nsum_(k=1)^n[s(k)-2s(1/2k)]Q(n-k),
(8)

给出,其中

 s(n)={sigma_1(n)   for n an integer; 0   otherwise,
(9)

并且

 sigma_1(n)=s(n)-2s(1/2n)
(10)

奇数除数函数,给出 n 的奇数除数之和:1, 1, 4, 1, 6, 4, 8, ... (OEIS A000593;Abramowitz and Stegun 1972, p. 826)。

另一个递推关系Q(0)=1

 Q(n)=s(n)+2sum_(k=1)^(sqrt(n))(-1)^(k+1)Q(n-k^2),
(11)

给出,其中

 s(n)={(-1)^j   for n=j(3j+/-1)/2; 0   otherwise
(12)

(E. Georgiadis, A. V. Sutherland, 和 K. S. Kedlaya; Sloane)。

Q(n) 满足不等式

 Q(n)<=1/2[Q(n+1)+Q(n-1)]
(13)

对于 n>=4Q(n) 具有渐近级数

 Q(n)∼(e^(pisqrt(n/3)))/(4·3^(1/4)n^(3/4))
(14)

(Abramowitz and Stegun 1972, p. 826)。

Q(n) 的类 Rademacher 收敛级数由下式给出

 Q(n)=1/2sqrt(2)sum_(k=1)^inftyA_(2k-1)(n){d/(dn^')[J_0((pii)/(2k-1),sqrt(1/3(n^'+1/(24))))]}_(n^'=n),
(15)

给出,其中

 A_k(n)=sum_(h=1; (h,k)=1)^ke^(pii[s(h,k)-s(2h,k)])e^(-2piihn/k)
(16)

(P. J. Grabner, 私人通信,9 月 10 日,2003 年;Hagis 1964ab, 1965),其中 (h,k)=1 表示 hk互质的,

 s(h,k)=sum_(r=1)^(k-1)r/k((hr)/k-|_(hr)/k_|-1/2)
(17)

戴德金和|_x_|向下取整函数,并且 J_0(x) 是零阶第一类贝塞尔函数。公式 (16) 修正了 Abramowitz 和 Stegun (1972, p. 825) 的错误,他们错误地声明与 P(n) 公式中的类似表达式相同。(<15) 也可以显式地写成

 Q(n)=(pi^2sqrt(2))/(24)sum_(k=1)^infty(A_(2k-1)(n))/((1-2k)^2)_0F_1(;2;((1/(24)+n)pi^2)/(12(1-2k)^2)),
(18)

其中 _0F_1(;a;b;z)广义超几何函数

Q(n,k) 表示将 n 划分为恰好 k不同部分的方式数。例如,Q(10,3)=4,因为 10 划分为三个不同部分的划分有四种:{1,2,7}{1,3,6}{1,4,5}, 和 {2,3,5}Q(n,k) 由下式给出

 Q(n,k)=P(n-(k; 2),k),
(19)

其中 P(n,k)划分函数 P,并且 (n; k)二项式系数 (Comtet 1974, p. 116)。下表给出了 Q(n,k) 的前几个值 (OEIS A008289;Comtet 1974, pp. 115-116)。

n\k1234
11
21
311
411
512
6121
7131
8132
9143
101441

另请参阅

整数序列素数, 奇数除数函数, 划分函数 P, 划分函数 q, 划分函数 Q 同余

相关 Wolfram 网站

http://functions.wolfram.com/IntegerFunctions/PartitionsQ/

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参考文献

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). "Partitions into Distinct Parts." §24.2.2 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, pp. 825-826, 1972.Andrews, G. E. The Theory of Partitions. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 7-8, 1998.Borwein, J. M. and Borwein, P. B. Pi & the AGM: A Study in Analytic Number Theory and Computational Complexity. New York: Wiley, 1987.Comtet, L. Advanced Combinatorics: The Art of Finite and Infinite Expansions, rev. enl. ed. Dordrecht, Netherlands: Reidel, pp. 114-115, 1974.Hagis, P. Jr. "Partitions Into Odd and Unequal Parts." Amer. J. Math. 86, 317-324, 1964a.Hagis, P. Jr. "On a Class of Partitions with Distinct Summands." Trans. Amer. Math. Soc. 112, 401-415, 1964b.Hagis, P. Jr. "A Correction of Some Theorems on Partitions." Trans. Amer. Math. Soc. 118, 550, 1965.Skiena, S. Implementing Discrete Mathematics: Combinatorics and Graph Theory with Mathematica. Reading, MA: Addison-Wesley, p. 58, 1990.Sloane, N. J. A. Sequences A000009/M0281, A000593/M3197, A008289, A035359 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

在 Wolfram|Alpha 中引用

划分函数 Q

请引用本文为

Weisstein, Eric W. "划分函数 Q。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/PartitionFunctionQ.html

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