กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 5 นาที

การแปลงร่างของบูสโทรเฟดอน

ลำดับจำนวนเต็ม/การเรียงสับเปลี่ยน/แปลงร่าง/สามเหลี่ยมของตัวเลข

ในทางคณิตศาสตร์การแปลงบูสโทรฟีดอน (boustrophedon transform ) เป็นกระบวนการที่แปลงลำดับ หนึ่ง ไปเป็นอีกลำดับหนึ่ง ลำดับที่แปลงแล้วจะคำนวณได้จากการดำเนินการ "บวก"...

การแปลงร่างของบูสโทรเฟดอน

ในทางคณิตศาสตร์การแปลงบูสโทรฟีดอน (boustrophedon transform ) เป็นกระบวนการที่แปลงลำดับ หนึ่ง ไปเป็นอีกลำดับหนึ่ง ลำดับที่แปลงแล้วจะคำนวณได้จากการดำเนินการ "บวก" ซึ่งดำเนินการเสมือนการเติมอาร์เรย์สามเหลี่ยมใน ลักษณะ บูสโทรฟีดอน ( คล้าย ซิกแซกหรือคดเคี้ยว) ซึ่งแตกต่างจาก ลักษณะ "การสแกนแบบแรสเตอร์" ที่คล้ายฟันเลื่อย

คำนิยาม

การแปลงบูสโทรเฟดอนเป็นการแปลงเชิงตัวเลขที่สร้างลำดับ ซึ่งกำหนดโดยการดำเนินการแบบไบนารีเช่นการบวก

รูปที่ 1การแปลงแบบบูสโทรเฟดอน: เริ่มต้นด้วยลำดับเดิม (สีน้ำเงิน) จากนั้นเพิ่มตัวเลขตามที่ลูกศรระบุ และสุดท้ายอ่านลำดับที่แปลงแล้วที่อีกด้านหนึ่ง (สีแดง)0=เอ0{\displaystyle b_{0}=a_{0}})

โดยทั่วไปแล้ว เมื่อกำหนดลำดับดังนี้:(เอ0,เอ1,เอ2,){\displaystyle (a_{0},a_{1},a_{2},\ldots )}การแปลงบูสโทรเฟดอนจะให้ลำดับอีกแบบหนึ่ง:(0,1,2,){\displaystyle (b_{0},b_{1},b_{2},\ldots )}, ที่ไหน0{\displaystyle b_{0}}น่าจะถูกกำหนดให้เทียบเท่ากับเอ0{\displaystyle a_{0}}การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดสามารถมองเห็นได้ (หรือจินตนาการได้) ว่าเกิดจากการเติมเต็มรูปสามเหลี่ยมดังแสดงใน รูป ที่1

สามเหลี่ยมบูสโทรเฟดอน

ในการเติมข้อมูลลงในสามเหลี่ยมหน้าจั่ว เชิงตัวเลข ( รูปที่ 1 ) คุณต้องเริ่มต้นด้วยลำดับข้อมูลป้อนเข้า(เอ0,เอ1,เอ2,){\displaystyle (a_{0},a_{1},a_{2},\ldots )}และวางค่าหนึ่งค่า (จากลำดับอินพุต) ต่อแถว โดยใช้แนวทางการสแกนแบบบูสโทรเฟดอน ( แบบซิกแซกหรือ แบบ คดเคี้ยว )

จุดยอดบนสุดของสามเหลี่ยมจะเป็นค่าป้อนเข้าเอ0{\displaystyle a_{0}}เทียบเท่ากับค่าผลลัพธ์0{\displaystyle b_{0}}และเรากำหนดหมายเลขแถวบนสุดนี้เป็นแถวที่ 0

แถวถัดไป (ลงไปถึงฐานของสามเหลี่ยม) จะมีหมายเลขเรียงลำดับ (จาก 0) เป็นจำนวนเต็ม—ให้ เป็นเค{\displaystyle k}ระบุหมายเลขแถวที่กำลังถูกเติมข้อมูล แถวเหล่านี้จะถูกสร้างขึ้นตามหมายเลขแถว (เค{\displaystyle k}ดังต่อไปนี้:

  • สำหรับทุกแถวที่มีหมายเลขกำกับเคเอ็น{\displaystyle k\in \mathbb {N} }จะมีจำนวนที่แน่นอน(เค+1){\displaystyle (k+1)}ค่าต่างๆ ในแถวนั้น
  • ถ้าเค{\displaystyle k}ถ้าแปลก ให้ใส่ค่าเข้าไปเอเค{\displaystyle a_{k}}อยู่ทางด้านขวาสุดของแถว
    • กรอกข้อมูลในแถวนี้จากขวาไปซ้าย โดยแต่ละค่า (ดัชนี:(เค,เจ){\displaystyle (k,j)}) คือผลลัพธ์ของการ "บวก" ระหว่างค่าทางด้านขวา (ดัชนี:(เค,เจ+1){\displaystyle (k,j+1)}) และค่าทางด้านบนขวา (ดัชนี:(เค1,เจ+1){\displaystyle (k-1,j+1)})
    • ค่าเอาต์พุตเค{\displaystyle b_{k}}จะอยู่ทางด้านซ้ายสุดของแถวคี่ (โดยที่เค{\displaystyle k}แปลกนะ)
  • ถ้าเค{\displaystyle k}ถ้าเป็นเลขคู่ ให้ใส่ค่าที่ป้อนเข้าไปเอเค{\displaystyle a_{k}}อยู่ทางด้านซ้ายสุดของแถว
    • กรอกข้อมูลในแถวนี้จากซ้ายไปขวา โดยแต่ละค่า (ดัชนี:(เค,เจ){\displaystyle (k,j)}) คือผลลัพธ์ของการ "บวก" ระหว่างค่าทางด้านซ้าย (ดัชนี:(เค,เจ1){\displaystyle (k,j-1)}) และค่าทางด้านบนซ้าย (ดัชนี:(เค1,เจ1){\displaystyle (k-1,j-1)})
    • ค่าเอาต์พุตเค{\displaystyle b_{k}}จะอยู่ทางด้านขวาสุดของแถวเลขคู่ (โดยที่เค{\displaystyle k}( เท่ากัน )

โปรดดูลูกศรในภาพที่ 1เพื่อเห็นภาพแสดงการดำเนินการ "การบวก" เหล่านี้

สำหรับลำดับอินพุตที่กำหนดและมีจำนวนจำกัด:(เอ0,เอ1,...เอเอ็น){\displaystyle (a_{0},a_{1},...a_{N})}, ของเอ็น{\displaystyle N}ค่าต่างๆ จะมีอยู่แน่นอนเอ็น{\displaystyle N}แถวในสามเหลี่ยม โดยที่เค{\displaystyle k}เป็นจำนวนเต็มในช่วง:[0,เอ็น){\displaystyle [0,N)}(พิเศษ) กล่าวอีกนัยหนึ่ง แถวสุดท้ายคือเค=เอ็น1{\displaystyle k=N-1}.

ความสัมพันธ์เวียนเกิด

นิยามที่เป็นทางการมากขึ้นจะใช้ความสัมพันธ์เวียนเกิดกำหนดตัวเลขทีเค,n{\displaystyle T_{k,n}}(โดยที่k n 0) โดย    

ทีเค,0=เอเค{\displaystyle T_{k,0}=a_{k}}
ทีเค,n=ทีเค,n1+ทีเค1,เคn{\displaystyle T_{k,n}=T_{k,n-1}+T_{k-1,kn}}
กับ {\displaystyle {\text{with }}}
เค,nเอ็น{\displaystyle \quad k,n\in \mathbb {N} }
เคn>0{\displaystyle \quad k\geq n>0}.

จากนั้นลำดับที่แปลงแล้วจะถูกกำหนดโดยn=ทีn,n{\displaystyle b_{n}=T_{n,n}}(สำหรับที2,2{\displaystyle T_{2,2}}และดัชนีที่สูงกว่า)

ตามคำจำกัดความนี้ โปรดสังเกตคำจำกัดความต่อไปนี้สำหรับค่าที่อยู่นอกเหนือข้อจำกัด (จากความสัมพันธ์ข้างต้น) บน(เค,n){\displaystyle (k,n)}คู่:

ที0,0=Δเอ0=Δ0ทีเค,0=Δเอเคเคแม้กระทั่งทีเค,0=Δเคเคมันแปลกที0,เค=Δเคเคแม้กระทั่งที0,เค=Δเอเคเคมันแปลก{\displaystyle {\begin{aligned}T_{0,0}\,{\overset {\Delta }{=}}&\,a_{0}\,{\overset {\Delta }{=}}\,b_{0}\\\\T_{k,0}\,{\overset {\Delta }{=}}&\,a_{k}\,\iff k\,{\text{is even}}\\T_{k,0}\,{\overset {\Delta }{=}}&\,b_{k}\,\iff k\,{\text{is odd}}\\\\T_{0,k}\,{\overset {\Delta }{=}}&\,b_{k}\,\iff k\,{\text{is even}}\\T_{0,k}\,{\overset {\Delta }{=}}&\,a_{k}\,\iff k\,{\text{is odd}}\\\end{aligned}}}

กรณีพิเศษ

ในกรณีที่a = 1, a = 0 ( n > 0) สามเหลี่ยมที่ได้จะเรียกว่า สามเหลี่ยม Seidel Entringer Arnold [ 1 ]และตัวเลขทีเค,n{\displaystyle T_{k,n}}เรียกว่าหมายเลขผู้ป้อน(ลำดับA008281ในOEIS )

ในกรณีนี้ ตัวเลขในลำดับที่แปลงแล้วb เรียกว่าตัวเลขออยเลอร์ขึ้น/ลง[ 2 ]นี่คือลำดับA000111ในสารานุกรมลำดับจำนวนเต็มออนไลน์ ตัวเลขเหล่านี้ระบุจำนวนการเรียงสับเปลี่ยนสลับกันบน ตัวอักษร nตัว และเกี่ยวข้องกับตัวเลขออยเลอร์และตัวเลขเบอร์นูลลี

นิยามเชิงพีชคณิต

โดยอาศัยการออกแบบทางเรขาคณิตของการแปลงบูสโทรฟีดอน นิยามเชิงพีชคณิตของความสัมพันธ์จากค่าอินพุต (เอฉัน{\displaystyle a_{i}}) เพื่อส่งออกค่า (ฉัน{\displaystyle b_{i}}) สามารถกำหนดได้สำหรับพีชคณิต ที่แตกต่างกัน ("โดเมนเชิงตัวเลข")

ค่าแบบยุคลิด (ค่าจริง)

ในระบบยูคลิด (อีn{\displaystyle \mathbb {E} ^{n}}) พีชคณิตสำหรับจำนวนจริง (อาร์1{\displaystyle \mathbb {R} ^{1}}ค่าสเกลาร์ที่มีค่าเป็น ) ค่าจริง ที่แปลงด้วยบูสโทรเฟดอน ( b )มีความสัมพันธ์กับค่าอินพุต( a )ดังนี้:

n=เค=0n(nเค)เอเคอีnเค{\displaystyle {\begin{aligned}b_{n}&=\sum _{k=0}^{n}{\binom {n}{k}}a_{k}E_{n-k}\\\end{aligned}}},

โดยมีความสัมพันธ์แบบย้อนกลับ (อินพุตจากเอาต์พุต) กำหนดไว้ดังนี้:

เอn=เค=0n(1)nเค(nเค)เคอีnเค{\displaystyle {\begin{aligned}a_{n}&=\sum _{k=0}^{n}(-1)^{n-k}{\binom {n}{k}}b_{k}E_{n-k}\end{aligned}}},

โดยที่( E )คือลำดับของตัวเลข "ขึ้น/ลง" ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าตัวเลขเซแคนต์หรือแทนเจนต์[ 3 ]

ฟังก์ชันก่อกำเนิดเลขชี้กำลัง

ฟังก์ชันก่อกำเนิดเลขชี้กำลังของลำดับ ( a ) ถูกกำหนดโดย

อีจี(เอn;x)=n=0เอnxnn!.{\displaystyle EG(a_{n};x)=\sum _{n=0}^{\infty }a_{n}{\frac {x^{n}}{n!}}.}

ฟังก์ชันก่อกำเนิดเลขชี้กำลังของการแปลงบูสโทรเฟดอน ( b ) เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันก่อกำเนิดเลขชี้กำลังของลำดับดั้งเดิม ( a ) โดย

อีจี(n;x)=(วินาทีx+แทนx)อีจี(เอn;x).{\displaystyle EG(b_{n};x)=(\sec x+\tan x)\,EG(a_{n};x).}

ฟังก์ชันก่อกำเนิดเลขชี้กำลังของลำดับหน่วยคือ 1 ดังนั้นฟังก์ชันก่อกำเนิดเลขชี้กำลังของจำนวนขึ้น/ลงคือsec x + tan x    

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Boustrophedon_transform&oldid=1290099415 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การแปลงร่างของบูสโทรเฟดอน

ในทางคณิตศาสตร์การแปลงบูสโทรฟีดอน (boustrophedon transform ) เป็นกระบวนการที่แปลงลำดับ หนึ่ง ไปเป็นอีกลำดับหนึ่ง ลำดับที่แปลงแล้วจะคำนวณได้จากการดำเนินการ "บวก"...

คำนิยาม

การแปลงบูสโทรเฟดอนเป็นการแปลงเชิงตัวเลขที่สร้างลำดับ ซึ่งกำหนดโดย การดำเนินการแบบไบนารี เช่นการ บวก

สามเหลี่ยมบูสโทรเฟดอน

ในการเติมข้อมูลลงใน สามเหลี่ยมหน้าจั่ว เชิงตัวเลข ( รูปที่ 1 ) คุณต้องเริ่มต้นด้วยลำดับข้อมูลป้อนเข้า ( เอ 0 , เอ 1 , เอ 2 , … ) {\displaystyle (a_{0},a_{1},a_{2},\ldots )} และวางค่าหนึ่งค่า (จากลำดับอินพุต) ต่อแถว โดยใช้แนวทางการสแกนแบบบูสโทรเฟดอน (...

ความสัมพันธ์เวียนเกิด

นิยามที่เป็นทางการมากขึ้นจะใช้ ความสัมพันธ์เวียนเกิด กำหนดตัวเลข ที เค , n {\displaystyle T_{k,n}} (โดยที่ k ≥ n ≥ 0) โดย