學習筆記 伯努利數與自然數冪和

2022-09-04 15:57:22 字數 782 閱讀 1477

伯努利數是由如下隱式遞推關係確定的乙個數列

\[\begin\\\sum_^ i}b_i=[m=0],\end

\]改寫上式得

\[\sum_^\frac\frac=\frac+\frac,

\]設伯努利數的 egf 為 \(b(x)\),那麼

\[b(x)e^x=x+b(x),

\]解得

\[b(x)=\frac.

\]定義 \(0^0=1\),並設

\[s_m(n)=\sum_^i^m,

\]我們斷言

\[s_m(n)=\frac\sum_^i}b_n^i,

\]為此我們考慮 \(s_m(n)\) 的 egf

\[\begin\sum_\frac&=\sum_\frac\sum_^i^m\\&=\sum_^\sum_\frac\\&=\sum_^e^\\&=\frac-1},\end

\]發現最後那個分式和伯努利數的 egf 有點像,我們把它寫成

\[\frac-1}=\frac×\frac-1},

\]這樣又可以推了

\[\sum_\frac=\sum_\frac\sum_\fracx^},

\]提取一下係數

\[\begin\left[\frac\right]\sum_\frac&=m!\sum_^m\frac\frac}\\&=\frac\sum_^m i}b_in^\\&=\frac\sum_^ i}b_n^i,\end\]即

\[s_m(n)=\frac\sum_^ i}b_n^i.

\]

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