В математике оператор неопределенной суммы (также известный как антиразличие оператор), обозначаемый или , является линейным оператором , обратным оператору прямой разности . Он относится к оператору прямой разности, поскольку неопределенный интеграл относится к производной. Таким образом,
Более подробно, если , тогда
Если F (x) является решением этого функционального уравнения для данного f (x), то и F тоже. (x) + C (x) для любой периодической функции C (x) с периодом 1. Следовательно, каждая неопределенная сумма фактически представляет собой семейство функций. Однако решение, равное его разложению в ряд Ньютона, уникально с точностью до аддитивной константы C. Это уникальное решение может быть представлено формальной формой степенного ряда оператора антиразличия:
Содержание
- 1 Основная теорема дискретного исчисления
- 2 Определения
- 2.1 Формула суммирования Лапласа
- 2.2 Формула Ньютона
- 2.3 Формула Фаульхабера
- 2.4 Формула Мюллера
- 2.5 Формула Эйлера – Маклорена
- 3 Выбор постоянного члена
- 4 Суммирование по частям
- 5 Правила периода
- 6 Альтернативное использование
- 7 Список неопределенных сумм
- 7.1 Антиразличия рациональных функций
- 7.2 Антиразличия экспоненциальных функций
- 7.3 Антиразличия логарифмических функций
- 7.4 Антиразличия гиперболических функций
- 7.5 Антиразличия тригонометрических функций
- 7.6 Антиразличия обратных гиперболических функций
- 7.7 Антиразличия обратных тригонометрических функций
- 7.8 Антиразличия специальных функций
- 8 См. Также
- 9 Ссылки
- 10 Дополнительная литература
Фундаментальная теорема дискретного исчисления
Неопределенные суммы могут использоваться для вычисления определенных сумм по формуле:
Определения
Формула суммирования Лапласа
- где - числа Коши первого рода, также известные как числа Бернулли второго рода.
Формула Ньютона
- где - это факториал падения.
Формула Фаульхабера
при условии, что правая часть уравнения сходится.
Формула Мюллера
Если , тогда
Формула Эйлера – Маклорена
Выбор постоянного члена
Часто константа C в неопределенной сумме фиксируется из следующего условия.
Пусть
Тогда константа C фиксируется из условия
или
В качестве альтернативы можно использовать сумму Рамануджана:
или на 1
соответственно
Суммирование по частям
Неопределенное суммирование по частям:
Определенная сумма ция по частям:
Правила периода
Если - период функции , тогда
Если является антипериодом функции , то есть , тогда
Альтернативное использование
Некоторые авторы используют фразу «неопределенная сумма» для описания суммы, в которой не указано числовое значение верхнего предела:
В этом случае выражение F (k) в замкнутой форме для суммы является решением
, которое называется уравнением телескопирования. Это обратная величина для оператора разницы в обратном направлении . Он связан с оператором прямого антиразличия с использованием описанной ранее фундаментальной теоремы дискретного исчисления.
Список неопределенных сумм
Это список неопределенных сумм различных функций. Не у каждой функции есть неопределенная сумма, которую можно выразить через элементарные функции.
Антиразличия рациональных функций
- где , обобщенные до действительного порядка многочлены Бернулли.
- где - это функция полигаммы.
- , где - дигамма функция.
Антиразличия экспоненциальных функций
В частности,
Антиразличия логарифмических функций
Антиразличия гиперболических функций
- где - функция q-дигамма.
Антиразличия тригонометрических функций
- где равно функция q-дигамма.
Антиразличия обратных гиперболических функций
Антиразличия обратные тригонометрические функции
Антиразличия специальных функций
- где - это неполная гамма-функция.
- где является падающим факториалом.
- (см. суперэкспоненциальную функцию )
См. также
Ссылки
Дополнительная литература
- «Разностные уравнения: введение с приложениями», Уолтер Г. Келли, Аллан С. Петерсон, Academic Press, 2001, ISBN 0-12-403330-X
- Маркус Мюллер. Как добавить нецелое число членов и как произвести необычное бесконечное суммирование
- Маркус Мюллер, Дирк Шлейхер. Дробные суммы и эйлероподобные тождества
- S. П. Поляков. Неопределенное суммирование рациональных функций с дополнительной минимизацией суммируемой части. Программирование, 2008, т. 34, № 2.
- «Конечно-разностные уравнения и моделирование», Фрэнсис Б. Хильдебранд, Пренктис-Холл, 1968