階加

数学中,正整数的阶加英語:)是所有小于及等于该数的正整数的和,计为n?。例如:

根据空和的惯例,0?的值为0

该术语是由高德纳在《计算机程序设计艺术》中创造的。它是从1n的整数的階乘函数的加法模拟。他用它来说明从正整数到实数的扩展。[1]

正整数的阶加也称为三角形數[2]最初的几个OEIS數列A000217

0, 1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36, 45, 55, 66, 78, 91, 105, 120, 136, 153, 171, 190, 210, 231, 253, 276, 300, 325, 351, 378, 406, 435, 465, 496, 528, 561, 595, 630, 666...

历史

18世纪以来,萊昂哈德·歐拉Leonhard Euler)和其他一些数学家一直试图将阶乘函数的扩展到实数甚至复数,并最终提出了Γ函数[3]1997年,高德纳在他的《计算机程序设计艺术》引入了阶加函数n?,作为阶乘的加法模拟,以便说明域扩展的含义。[1]

定义

阶加函数由和定义

最初整数n ≥ 1。这可以用求和符号表示为

从这些公式,可以得出遞迴關係式

例如:

可以使用等差数列的求和公式来计算阶加函数:

例如:

零的阶加

为了将递推关系扩展到n = 0,有必要定义

所以

非整数的阶加

非整数值的阶加函数也可以使用公式

例如:

应用领域

阶加在数学中不常使用,但它仍然在一些领域应用,如组合数学

  • 对于n个不同的元素,組合2个元素的方法数量等于(n  1)?。这就是说
  • 在玩4個4时,阶加可以是找到所需表达式的有用工具,尤其是在规则不允许使用小數點平方根的情况下(这是因为数字02是不可用的)。例如:

阶加的和和函数

双阶加

类似于双阶乘[4],所有奇数直到某个正奇整数n的和称为n双阶加,和表示为n??。定义为

例如:.

n = 1, 3, 5, 7,...的双阶加是平方数序列。[5]它开始为

1, 4, 9, 16, 25, 36, 49,...OEIS數列A000290

质数阶加

质数阶加可以作为質數階乘的一个类似物,表示为n§。它被定义为小于或等于n质数之和,即

素数计数函数

例如:

前几个结果是

0, 2, 5, 10, 17, 28, 41,...OEIS數列A007504

倒数阶加

倒数阶加定义为前n个正整数的倒数之和。它等于第n个調和數[6]

例如:

参见

参考文献

  1. Donald E. Knuth (1997). The Art of Computer Programming: Volume 1: Fundamental Algorithms. 3rd Ed. Addison Wesley Longman, U.S.A. p. 48.
  2. Weisstein, Eric W. (编). . at MathWorld--A Wolfram Web Resource. Wolfram Research, Inc. [30 December 2018]. (原始内容存档于2007-10-08) (英语).
  3. Davis, P. J. . American Mathematical Monthly. 1959, 66 (10) [30 December 2018]. doi:10.2307/2309786. (原始内容存档于2012-11-07).
  4. Weisstein, Eric W. (编). . at MathWorld--A Wolfram Web Resource. Wolfram Research, Inc. [30 December 2018]. (原始内容存档于2021-03-07) (英语).
  5. Weisstein, Eric W. (编). . at MathWorld--A Wolfram Web Resource. Wolfram Research, Inc. [30 December 2018]. (原始内容存档于2019-03-26) (英语).
  6. Graham, R. L.; Knuth, D. E.; and Patashnik, O. (1994). Concrete Mathematics: A Foundation for Computer Science, 2nd ed. Reading, MA: Addison-Wesley. pp. 272–282.
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