自然數冪求和方法2 斯特林數

2022-08-19 14:36:17 字數 1543 閱讀 2604

\(x^n=\sum\limits_^n \left\n \\ k\end\right\} x^\)

\(x^=\sum\limits_^n\left[\beginn\\k\end\right] x^k\)

依然用到求兩次的思想

對於\(x^n\)

可以理解為用x種顏色給n個點染色

我們有兩種求法:

1.每個點有x種染色方案,x^n

2.總共染k種顏色,把n個點分到k個集合中

對於\(x^\)

可以理解為x種顏色,將n個點組成若干條項鍊,同一條項鍊上的點顏色必須相同,不同鏈可以染同種顏色

我們有兩種求法

1.將n個點合成k條項鍊(輪換),再給每條項鍊統一染色,\(x^k\)

2.按編號從小到大加入每個點,可以選擇在x種顏色中選一種自成一串,也可以選擇接在之前某個珠子後面並繼承一樣的顏色,第乙個點方案數x,第二個點方案數x+1,第三個點方案數x+2,第n個點方案數x+n-1,總方案數為\(x^\)

\[\begin

x^&=(-1)^n*(-x)^\\

&=(-1)^n*\sum_^n \left[\beginn\\k\end\right] (-x)^k\\

&=\sum_^n \left[\beginn\\k\end\right] (-1)^x^k\\

(-1)^=(-1)^,則有\\

x^&=\sum_^n (-1)^ \left[\beginn\\k\end\right]x^k

\end

\]裂項求和的原理,通過把\(f(x)=\delta g(x)=g(x+\delta x)−g(x)\)

\(f\)相加的話\(g\)中相鄰兩項就會約掉

我們說\(g\)是\(f\)的原函式

\[\begin

\delta x^&=(x+1)^-x^\\

&=(x+1)x^}-(x-n+1)x^}\\

&=nx^}\\

把式子的n換成n+1,則有\\

\delta x^}&=(n+1)x^\\

x^&=\frac}} \\

x^&=\frac}} - \frac}} \\

\end\]

所以\(x^\)的原函式為\(\frac 1 }}\)

\[\begin

f_t(n)&=\sum_^n k^t\\

&=\sum_^n\sum_^t \left\t\\i\end\right\}k^\\

&=\sum_^t \left\t\\i\end\right\}\sum_^nk^\\

k^原函式為\frac 1 }}\\

&=\sum_^t \left\t\\i\end\right\}\sum_^n

\frac }} \\

&=\sum_^t \frac t\\i\end\right\}} \sum_^n

}} \\

&=\sum_^t \frac t\\i\end\right\}} \sum_^n\sum_^(-1)^\left[\begini+1\\j\end\right] (n+1)^j

\end

\]

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