파디 브루노 공식

Faà di Bruno's formula

파디 브루노의 공식연쇄 규칙을 상위 도함수로 일반화하는 수학의 항등식입니다. 프란체스코 파디 브루노(Francesco Faàdi Bruno, 1855, 1857)의 이름을 따서 지어졌지만, 그가 이 공식을 최초로 진술하거나 증명한 것은 아닙니다. 파 디 브루노보다 50여 년 전인 1800년, 프랑스 수학자 루이 프랑수아 앙투안 아르보가스트는 미적분학 교과서에 이 공식을 언급했는데,[1] 이 공식은 이 주제에 대해 최초로 출판된 참고 문헌으로 여겨집니다.[2]

아마도 가장 잘 알려진 형태의 파디 브루노 공식은

합이 전체 n에 걸쳐 있는 경우 - 제약 조건을 만족하는 음이 아닌m1, {\ m_{n})}의 tup

때때로 기억에 남는 패턴을 주기 위해 아래에서 논의된 조합 해석이 있는 계수가 덜 명시적인 방식으로 작성됩니다.

Combining the terms with the same value of and noticing that has to be zero for leads to a somewhat simpler formula expressed in terms of Bell polynomials ( - + )

조합형

공식의 조합 형태는 다음과 같습니다.

어디에

  • \pi}은는) 집합 {1, …, n} {\displaystyle \Pi}의 모든 파티션 중집합displaystyle \Pi}에서 실행됩니다.
  • "∈ π {\\pi} "는 B {\B}가 π \pi}의 모든 "블록" 목록을 통과하는 것을 의미하며,
  • denotes the cardinality of the set (so that is the number of blocks in the partition and is the size of the block ).

다음은 = displaystyle n = 4} 경우에 대한 조합 형식에 대한 구체적인 설명입니다.

패턴은 다음과 같습니다.

인자 (x )'(x ) 2 {\ (x) g (x)^{2}는 명백하게 정수 4의 파티션 2 + 1 + 1에 해당합니다. g ()) {\g(x))}와 일치하는 는 해당 파티션에 세 개의 합이 있다는 사실에 해당합니다. 그 요인과 일치하는 계수 6은 크기 2의 한 부분과 크기 1의 두 부분으로 분할되는 4인 집합의 파티션이 정확히 6개라는 사실에 해당합니다.

마찬가지로 세 번째 행의 인자 (x) {\ g"(x)^{2}는 정수 4의 파티션 2 + 2에 해당하는 반면, f ″ (g (x ) {\displaystyle f"(g(x))는 해당 파티션에 두 개의 합집합(2 + 2)이 있다는 사실에 해당합니다. 계수 3은 4개의 객체를 2개의 그룹으로 분할하는 = displaystyle {\tfrac {1}{2}}{\tbinom {4}{2}}=3}가지 방법이 있다는 사실에 해당합니다. 같은 개념이 다른 사람들에게도 적용됩니다.

기억할 수 있는 방법은 다음과 같습니다.

파디 브루노 계수의 조합론

분할 계수 Faà di Bruno 계수는 "닫힌 형태" 표현식을 갖습니다. 정수 분할에 대응하는 크기 n집합의 분할 개수

정수의 n은 다음과 같습니다.

이 계수는 누적값 연구와 관련된 벨 다항식에서도 발생합니다.

변주곡

다변량 버전

= (x1, …, x n ) {\displaystyle y = g(x_{1},\ dots,x_{n})}라고 합니다. n개의 변수가 모두 구별되는지 또는 모두 동일한지 또는 구별할 수 없는 여러 클래스의 변수로 분할되었는지 여부에 관계없이 다음과 같은 항등식이 유지됩니다(불투명해 보이는 경우 아래의 매우 구체적인 예를 참조하십시오).[3]

여기서(위와 같이)

  • \pi}은는) 집합 {1, …, n} {\displaystyle \Pi}의 모든 파티션 중집합displaystyle \Pi}에서 실행됩니다.
  • "∈ π {\\pi} "는 B {\B}가 π \pi}의 모든 "블록" 목록을 통과하는 것을 의미하며,
  • 는 집합 의 카디널리티를 나타니다(따라서 \p}는 πdisplaystyle \pi}의 블록 수이고,

B {\ B입니다.

더 일반적인 버전은 모든 함수가 벡터 값이고 심지어 바나흐 공간 값인 경우에도 적용됩니다. 이 경우에는 프레셰 도함수 또는 Gateaux 도함수를 고려해야 합니다.

다음 식의 5개 항은 집합{ 3 {\\{, 의 5개 파티션과 명백하게 일치하며 각 경우 {\ f의 도함수 순서는 파티션의 부품 수입니다.

세 변수가 서로 구별할 수 없는 경우 위의 다섯 항 중 세 항도 서로 구별할 수 없는 경우 고전적인 1변수 공식이 있습니다.

정식 멱급수 버전

Suppose and are formal power series and .

∘ g \circ}의 은 다시 공식적인 멱급수입니다.

where and the other coefficient for can be expressed as a sum over compositions of or as an equivalent sum over partitions of :

어디에

는 부품 수를 나타내는 k n 의 합성 집합입니다.

아니면

어디에

는 n{\ n개의파티션 을 k {\ k 부품으로 구성한 빈도 형식입니다.

번째 형태는( + 2 +⋯) k (b_{1}+b_{2)에서 의 계수를 선택하여 얻어집니다. "검사에 의해", 두 번째 형태는 같은 항들을 모아서, 또는 대안적으로 다항식 정리를 적용하여 얻어집니다.

케이스 f) = xf(x) = e^{x}}, g(x ) = ∑ n ≥ 11 n! x n {\displaystyle g(x) =\sum _{n\geq1}{\frac {1}{n! 지수 공식을 제공합니다. 특수 케이스 () = 1/( - x ) {\displaystyle f (x) = 1 / (1 - x)}, gives an expression for the reciprocal of the formal power series in the case .

Stanley는 지수 멱급수 버전을 제공합니다. 공식적인 멱급수에서

n번째 도함수가 0:

이 시리즈는 순수하게 형식적이기 때문에 함수의 값으로 해석해서는 안 됩니다. 이 컨텍스트에는 수렴 또는 발산과 같은 것이 없습니다.

한다면

그리고.

그리고.

그런 다음 c{\ 멱급수가 아닌 수렴급수를 다룰 경우 0으로 평가된 번째 도함수일 것)는 다음과 같습니다.

pi }π은{ …, \{, \} 집합의 모든 파티션 집합에서 실행됩니다 그리고 1 …, B{1, B_{k}는 파티션π displaystyle \pi }의 블록입니다. 그리고 번째 블록의 멤버 수이며, = k {\displaystyle j=1,\ldots, k}입니다.

이 공식의 버전은 조합론의 목적에 특히 적합합니다.

우리는 또한 위의 표기법과 관련하여 쓸 수 있습니다.

여기서 ( - + 1 다항식입니다.

특별한 경우

= {\ f(x) = e^{x}}인 경우, f {\displaystyle f}의 도함수는 모두 동일하며 모든 항에 공통되는 인자입니다.

여기서 ( n번째 완전 지수다항식입니다.

누적 생성 함수인 경우, )) 는 모멘트 생성 함수이고, 의 다양한 도함수에서의 다항식은 모멘트누적의 함수로 표현하는 다항식입니다.

참고 항목

메모들

  1. ^ (아르보가스트 1800).
  2. ^ Craik(2005, pp. 120–122)에 따르면: Johnson(2002, pp. 230)의 Arbogast의 연구 분석도 참조하십시오.
  3. ^ Hardy, Michael (2006). "Combinatorics of Partial Derivatives". Electronic Journal of Combinatorics. 13 (1): R1. doi:10.37236/1027. S2CID 478066.
  4. ^ 제5장의 "구성식"을 참조하십시오.

참고문헌

역사적 조사와 에세이

연구작업

외부 링크