กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 12 นาที

การแบ่งพาร์ติชันจำนวนเต็ม

ใน ทฤษฎีจำนวน และ คณิตศาสตร์เชิงการจัด เรียง การ แบ่งส่วน ของ จำนวนเต็มที่ ไม่เป็นลบ n หรือที่เรียกว่า การแบ่งส่วนจำนวนเต็ม คือวิธีการเขียน n ใน รูปผลรวม ของ จำนวนเต็มบวก ผลรวม...

การแบ่งพาร์ติชันจำนวนเต็ม

แผนภาพ Youngที่เกี่ยวข้องกับการแบ่งส่วนของจำนวนเต็มบวก 1 ถึง 8 จัดเรียงไว้เพื่อให้ภาพที่ได้จากการสะท้อนเกี่ยวกับเส้นทแยงมุมหลักของสี่เหลี่ยมจัตุรัสเป็นการแบ่งส่วนคู่กัน
การแบ่งส่วนของnโดยมีส่วนที่ใหญ่ที่สุดคือ k

ในทฤษฎีจำนวนและคณิตศาสตร์เชิงการจัด เรียง การแบ่งส่วน ของ จำนวนเต็มที่ ไม่เป็นลบnหรือที่เรียกว่าการแบ่งส่วนจำนวนเต็มคือวิธีการเขียนnในรูปผลรวมของจำนวนเต็มบวก ผลรวมสองผลที่แตกต่างกันเฉพาะลำดับของตัวบวก เท่านั้น ถือว่าเป็นการแบ่งส่วนเดียวกัน (ถ้าลำดับมีความสำคัญ ผลรวมนั้นจะกลายเป็นการประกอบกัน ) ตัวอย่างเช่น4สามารถแบ่งส่วนได้ห้าวิธีที่แตกต่างกัน:

4
3 + 1
2 + 2
2 + 1 + 1
1 + 1 + 1 + 1

การแบ่งส่วนของศูนย์เพียงอย่างเดียวคือผลรวมว่างเปล่า ซึ่งไม่มีส่วนประกอบใดๆ

องค์ประกอบที่ขึ้นอยู่กับลำดับ1 + 3นั้นเป็นการแบ่งส่วนแบบเดียวกับ3 + 1และองค์ประกอบที่แตกต่างกันสองแบบคือ1 + 2 + 1และ1 + 1 + 2นั้นแสดงถึงการแบ่งส่วนแบบเดียวกับ2 + 1 + 1

ส่วนประกอบแต่ละส่วนในพาร์ติชันเรียกว่าส่วนย่อยจำนวนพาร์ติชันของnกำหนดโดยฟังก์ชันพาร์ติชันp ( n )ดังนั้นp (4) = 5สัญลักษณ์λnหมายความว่าλเป็นพาร์ติชันของn

การแบ่งส่วนสามารถแสดงให้เห็นได้ด้วยภาพโดยใช้แผนภาพยัง (Young diagram)หรือแผนภาพเฟอร์เรอร์ (Ferrer diagram ) การแบ่งส่วนเกิดขึ้นในหลายสาขาของคณิตศาสตร์และฟิสิกส์รวมถึงการศึกษาพหุนามสมมาตรและกลุ่มสมมาตรและในทฤษฎีการแทนกลุ่มโดยทั่วไป

ตัวอย่าง

พาร์ทิชันทั้งเจ็ดของ 5 คือ

  • 5
  • 4 + 1
  • 3 + 2
  • 3 + 1 + 1
  • 2 + 2 + 1
  • 2 + 1 + 1 + 1
  • 1 + 1 + 1 + 1 + 1

ผู้เขียนบางคนมองว่าการแบ่งส่วนเป็นการเรียงลำดับของตัวเลขที่ไม่เพิ่มขึ้น แทนที่จะเป็นนิพจน์ที่มีเครื่องหมายบวก ตัวอย่างเช่น การแบ่งส่วน 2  +  2  +  1 อาจเขียนได้เป็นทูเปิล(2, 2, 1)หรือในรูปแบบที่กระชับกว่าคือ(2 2 , 1)โดยที่ตัวยกแสดงจำนวนครั้งที่แต่ละส่วนปรากฏซ้ำ

สัญลักษณ์แสดงจำนวนเท่าของพาร์ทิชันนี้สามารถเขียนได้อีกแบบหนึ่งดังนี้112233{\displaystyle 1^{m_{1}}2^{m_{2}}3^{m_{3}}\cdots }โดยที่m คือจำนวนเลข 1, m คือจำนวนเลข 2 เป็นต้น (ส่วนประกอบที่มีm = 0อาจละเว้นได้) ตัวอย่างเช่น ในสัญลักษณ์นี้ การแบ่งส่วนของ 5 จะเขียนได้ดังนี้51,1141,2131,1231,1122,1321{\displaystyle 5^{1},1^{1}4^{1},2^{1}3^{1},1^{2}3^{1},1^{1}2^{2},1^{3}2^{1}}, และ15{\displaystyle 1^{5}}.

ภาพแสดงการแบ่งส่วนต่างๆ ของพาร์ติชั่น

มีวิธีการแสดงพาร์ติชันด้วยแผนภาพอยู่สองวิธีที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ แผนภาพเฟอร์เรอร์ (Ferrers diagrams) ซึ่งตั้งชื่อตามนอร์แมน แมคลีโอ เฟอร์เรอร์และแผนภาพยัง (Young diagrams) ซึ่งตั้งชื่อตามอัลเฟรด ยังทั้งสองวิธีมีข้อกำหนดที่เป็นไปได้หลายแบบ ในที่นี้เราใช้สัญลักษณ์แบบอังกฤษโดยจัดวางแผนภาพไว้ที่มุมบนซ้าย

แผนภาพเฟอร์เรอร์

การแบ่งจำนวน 14 ออกเป็น 6  +  4  +  3  + 1 สามารถแสดงได้ด้วยแผนภาพต่อไปนี้: 

**************

วงกลมทั้ง 14 วงเรียงกันเป็น 4 แถว โดยแต่ละแถวมีขนาดเท่ากับส่วนหนึ่งของพาร์ทิชัน แผนภาพแสดงการแบ่งเลข 4 ออกเป็น 5 ส่วน มีดังต่อไปนี้:

********************
4=3 + 1=2 + 2=2 + 1 + 1=1 + 1 + 1 + 1

แผนภาพของยัง

อีกหนึ่งวิธีในการแสดงภาพการแบ่งส่วนจำนวนเต็มคือแผนภาพยัง (Young diagram ) (หรือเรียกอีกอย่างว่า แผนภาพเฟอร์เรอร์ (Ferrers diagram)) แทนที่จะแสดงการแบ่งส่วนด้วยจุดเหมือนในแผนภาพเฟอร์เรอร์ แผนภาพยังจะใช้กล่องหรือสี่เหลี่ยม ดังนั้น แผนภาพยังสำหรับการแบ่งส่วน 5 + 4 + 1 คือ

ในขณะที่แผนภาพเฟอร์เรอร์สำหรับพาร์ทิชันเดียวกันนั้นคือ

**********

แม้ว่าความแตกต่างที่ดูเหมือนเล็กน้อยนี้จะไม่สมควรได้รับการกล่าวถึงแยกต่างหาก แต่แผนภาพ Young กลับมีประโยชน์อย่างยิ่งในการศึกษาฟังก์ชันสมมาตรและทฤษฎีการแสดงกลุ่ม : การเติมกล่องของแผนภาพ Young ด้วยตัวเลข (หรือบางครั้งวัตถุที่ซับซ้อนกว่า) ที่ปฏิบัติตามกฎต่างๆ นำไปสู่กลุ่มของวัตถุที่เรียกว่าYoung tableauxและ tableaux เหล่านี้มีความสำคัญในเชิงการจัดเรียงและทฤษฎีการแสดง[ 1 ] ในฐานะที่เป็นรูปทรงประเภทหนึ่งที่สร้างขึ้นจากสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่อยู่ติดกันที่เชื่อมต่อกัน แผนภาพ Young จึงเป็น โพลีโอมีโนชนิดพิเศษ[ 2 ]

ฟังก์ชันพาร์ติชัน

การใช้วิธีของออยเลอร์เพื่อหาค่าp (40): ไม้บรรทัดที่มีเครื่องหมายบวกและลบ (กล่องสีเทา) จะถูกเลื่อนลงมา โดยส่วนที่เกี่ยวข้องจะถูกบวกหรือลบ ตำแหน่งของเครื่องหมายจะกำหนดโดยผลต่างของจำนวนธรรมชาติ (สีน้ำเงิน) และจำนวนคี่ (สีส้ม) สลับกัน ในไฟล์ SVGให้เลื่อนเมาส์ไปเหนือภาพเพื่อเลื่อนไม้บรรทัด

ฟังก์ชันพาร์ติชันพี(n){\displaystyle p(n)}นับจำนวนพาร์ติชันของจำนวนเต็มที่ไม่เป็นลบn{\displaystyle n}ตัวอย่างเช่นพี(4)=5{\displaystyle p(4)=5}เนื่องจากจำนวนเต็ม4{\displaystyle 4}มีพาร์ติชั่นห้าพาร์ติชั่น1+1+1+1{\displaystyle 1+1+1+1},1+1+2{\displaystyle 1+1+2},1+3{\displaystyle 1+3},2+2{\displaystyle 2+2}, และ4{\displaystyle 4}ค่าของฟังก์ชันนี้สำหรับn=0,1,2,{\displaystyle n=0,1,2,\dots }เป็น:

1, 1, 2, 3, 5, 7, 11, 15, 22, 30, 42, 56, 77, 101, 135, 176, 231, 297, 385, 490, 627, 792, 1002, 1255, 1575, 1958, 2436, 3010, 3718, 4565, 5604, ... ( ลำดับA000041ในOEIS )

ฟังก์ชันก่อกำเนิดของพี{\displaystyle p}เป็น

n=0พี(n)qn=เจ=1ฉัน=0qเจฉัน=เจ=1(1qเจ)1.{\displaystyle \sum _{n=0}^{\infty }p(n)q^{n}=\prod _{j=1}^{\infty }\sum _{i=0}^{\infty }q^{ji}=\prod _{j=1}^{\infty }(1-q^{j})^{-1}.}

ไม่มีสูตรสำเร็จรูปสำหรับฟังก์ชันพาร์ติชันที่ทราบ แต่มีทั้งการขยายเชิงเส้นกำกับที่ประมาณค่าได้อย่างแม่นยำและความสัมพันธ์เวียนเกิดที่สามารถคำนวณได้อย่างแม่นยำ ฟังก์ชันนี้เติบโตเป็นฟังก์ชันเลขชี้กำลังของรากที่สองของอาร์กิวเมนต์[ 3 ]ดังนี้:

พี(n)~14n3เอ็กซ์(π2n3){\displaystyle p(n)\sim {\frac {1}{4n{\sqrt {3}}}}\exp \left({\pi {\sqrt {\frac {2n}{3}}}}\right)}เช่นn{\displaystyle n\to \infty }

ในปี ค.ศ. 1937 ฮันส์ ราเดมาเคอร์ค้นพบวิธีการแสดงฟังก์ชันพาร์ติชันพี(n){\displaystyle p(n)}โดยอนุกรมลู่เข้า

พี(n)=1π2เค=1เอเค(n)เคn(1n124สินห์[πเค23(n124)]){\displaystyle p(n)={\frac {1}{\pi {\sqrt {2}}}}\sum _{k=1}^{\infty }A_{k}(n){\sqrt {k}}\cdot {\frac {d}{dn}}\left({{\frac {1}{\sqrt {n-{\frac {1}{24}}}}}\sinh \left[{{\frac {\pi }{k}}{\sqrt {{\frac {2}{3}}\left(n-{\frac {1}{24}}\right)}}}\,\,\,\right]}\right)} ที่ไหน

เอเค(n)=0<เค,(,เค)=1อีπฉัน((,เค)2n/เค).{\displaystyle A_{k}(n)=\sum _{0\leq m<k,\;(m,k)=1}e^{\pi i\left(s(m,k)-2nm/k\right)}.} และ(,เค){\displaystyle s(m,k)}คือผลรวมเดเดคินด์

ตัวผกผันการคูณของฟังก์ชันก่อกำเนิดคือฟังก์ชันออยเลอร์ โดยตาม ทฤษฎีบทจำนวนห้าเหลี่ยมของออยเลอร์ฟังก์ชันนี้คือผลรวมสลับของ กำลัง จำนวนห้าเหลี่ยมของตัวแปรต้น

พี(n)=พี(n1)+พี(n2)พี(n5)พี(n7)+{\displaystyle p(n)=p(n-1)+p(n-2)-p(n-5)-p(n-7)+\cdots }

ศรีนิวาส รามานุจันค้นพบว่าฟังก์ชันการแบ่งส่วนมีรูปแบบที่ไม่ธรรมดาในเลขคณิตแบบมอดูลาร์ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อความสอดคล้องของรามานุจันตัวอย่างเช่น เมื่อใดก็ตามที่การแสดงทศนิยมของn{\displaystyle n}ลงท้ายด้วยเลข 4 หรือ 9 ซึ่งเป็นจำนวนพาร์ติชันของn{\displaystyle n}จะหารด้วย 5 ลงตัว[ 4 ]

พาร์ติชั่นที่จำกัด

ในทั้งคณิตศาสตร์เชิงการจัดเรียงและทฤษฎีจำนวน ตระกูลของการแบ่งส่วนภายใต้ข้อจำกัดต่างๆ มักได้รับการศึกษา[ 5 ] ส่วนนี้จะสำรวจข้อจำกัดดังกล่าวบางส่วน

พาร์ทิชันแบบคอนจูเกตและแบบเซลฟ์คอนจูเกต

ถ้าเราพลิกแผนภาพการแบ่งส่วน 6 + 4 + 3 + 1 ตามแนวทแยงมุมหลักเราจะได้การแบ่งส่วนอีกแบบหนึ่งของ 14:

****************************
6 + 4 + 3 + 1=4 + 3 + 3 + 2 + 1 + 1

โดยการเปลี่ยนแถวเป็นคอลัมน์ เราจะได้การแบ่งส่วน 4  +  3  +  3  +  2  +  1  +  1 ของจำนวน 14 การแบ่งส่วนดังกล่าวเรียกว่าคู่สมมูลกัน[ 6 ]ในกรณีของจำนวน 4 การแบ่งส่วน 4 และ 1  +  1  +  1  +  1 เป็นคู่สมมูลกัน และการแบ่งส่วน 3  +  1 และ 2  +  1  +  1 เป็นคู่สมมูลกัน การแบ่งส่วนที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือ 2  +  2 ซึ่งมีตัวเองเป็นคู่สมมูล การแบ่งส่วนดังกล่าวเรียกว่าคู่สมมูลตัวเอง[ 7 ]

ข้ออ้าง : จำนวนของพาร์ทิชันที่เป็นคู่สมในตัวเองนั้นเท่ากับจำนวนของพาร์ทิชันที่มีส่วนคี่ที่แตกต่างกัน

บทพิสูจน์ (โครงร่าง) : ข้อสังเกตที่สำคัญคือ ส่วนที่เป็นเลขคี่ทุกส่วนสามารถ " พับ " ตรงกลางเพื่อสร้างแผนภาพที่สมมาตรในตัวเองได้:

*****  *****

จากนั้นเราสามารถสร้างการจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่งทั่วถึงระหว่างเซตของพาร์ทิชันที่มีส่วนคี่ที่แตกต่างกันและเซตของพาร์ทิชันที่เป็นคู่สมในตัวเองได้ ดังตัวอย่างต่อไปนี้:

โอโอโอโอโอโอโอโอโอ*******xxx

โอโอโอโอโอโอ****โอ*xxโอ*xโอ*
9 + 7 + 3=5 + 5 + 4 + 3 + 2
ดิสท.คี่ผันตัวเอง

ชิ้นส่วนแปลก ๆ และชิ้นส่วนที่แตกต่าง

ในบรรดาการแบ่งเลข 8 ออกเป็น 22 ส่วน มี 6 ส่วนที่ประกอบด้วยส่วนที่เป็นเลขคี่ เท่านั้น :

  • 7 + 1
  • 5 + 3
  • 5 + 1 + 1 + 1
  • 3 + 3 + 1 + 1
  • 3 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1
  • 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1

อีกวิธีหนึ่ง เราสามารถนับพาร์ติชันที่ไม่มีตัวเลขใดปรากฏซ้ำกันมากกว่าหนึ่งครั้ง พาร์ติชันดังกล่าวเรียกว่าพาร์ติชันที่มีส่วนประกอบที่แตกต่างกันหากเรานับพาร์ติชันของ 8 ที่มีส่วนประกอบที่แตกต่างกัน เราก็จะได้ 6 เช่นกัน

  • 8
  • 7 + 1
  • 6 + 2
  • 5 + 3
  • 5 + 2 + 1
  • 4 + 3 + 1

นี่เป็นคุณสมบัติทั่วไป สำหรับจำนวนบวกแต่ละจำนวน จำนวนพาร์ติชันที่มีส่วนคี่จะเท่ากับจำนวนพาร์ติชันที่มีส่วนที่แตกต่างกัน ซึ่งแสดงด้วยq ( n ) [ 8 ] [ 9 ]ผลลัพธ์นี้ได้รับการพิสูจน์โดยLeonhard Eulerในปี 1748 [ 10 ]และต่อมาได้รับการขยายความให้เป็น ทฤษฎีบท ของGlaisher

สำหรับพาร์ทิชันแบบจำกัดแต่ละประเภท จะมีฟังก์ชันที่สอดคล้องกันสำหรับจำนวนพาร์ทิชันที่ตรงตามข้อจำกัดที่กำหนด ตัวอย่างที่สำคัญคือq ( n ) (พาร์ทิชันออกเป็นส่วนที่แตกต่างกัน) ค่าแรกๆ ของq ( n ) คือ (เริ่มต้นด้วยq (0)=1):

1 , 1, 1, 2, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, ... (ลำดับA000009ในOEIS )

ฟังก์ชันก่อกำเนิดสำหรับq ( n ) กำหนดโดย[ 11 ]

n=0q(n)xn=เค=1(1+xเค)=เค=111x2เค1.{\displaystyle \sum _{n=0}^{\infty }q(n)x^{n}=\prod _{k=1}^{\infty }(1+x^{k})=\prod _{k=1}^{\infty }{\frac {1}{1-x^{2k-1}}}.}

ทฤษฎีบทจำนวนห้าเหลี่ยมให้ความสัมพันธ์เวียนเกิดสำหรับq : [ 12 ]

q ( ​​k ) = a + q ( k 1) + q ( k 2) q ( k 5) q ( k 7) + q ( k 12) + q ( k 15) q ( k 22) ...

โดยที่kคือ ( 1) mถ้าk = 3 m 2 mสำหรับจำนวนเต็มm บางตัว และจะเป็น 0 ในกรณีอื่น

ขนาดชิ้นส่วนหรือจำนวนชิ้นส่วนที่จำกัด

โดยการหาค่าสังยุค จำนวนp ( n )ของการแบ่งn ออกเป็น k ส่วน พอดีจะเท่ากับจำนวนการแบ่งnที่ส่วนที่ใหญ่ที่สุดมีขนาดเท่ากับkฟังก์ชันp ( n )สอดคล้องกับความสัมพันธ์เวียนเกิด

p ( n ) = p ( nk ) + p ( n 1)

โดยมีค่าเริ่มต้นp (0) = 1และp ( n ) = 0ถ้าn 0 หรือk 0และnและkไม่เป็นศูนย์ทั้งคู่[ 13 ]

สามารถกู้คืนฟังก์ชันp ( n ) ได้โดย

พี(n)=เค=0nพีเค(n).{\displaystyle p(n)=\sum _{k=0}^{n}p_{k}(n).}

ฟังก์ชันก่อกำเนิดที่เป็นไปได้หนึ่งฟังก์ชันสำหรับพาร์ติชันดังกล่าว โดยกำหนดให้kเป็นค่าคงที่และnเป็นตัวแปร คือ

n0พีเค(n)xn=xเคฉัน=1เค11xฉัน.{\displaystyle \sum _{n\geq 0}p_{k}(n)x^{n}=x^{k}\prod _{i=1}^{k}{\frac {1}{1-x^{i}}}.}

โดยทั่วไปแล้ว ถ้าTเป็นเซตของจำนวนเต็มบวก จำนวนการแบ่งส่วนของnซึ่งทุกส่วนอยู่ในTจะมีฟังก์ชันก่อกำเนิด

ทีที(1xที)1.{\displaystyle \prod _{t\in T}(1-x^{t})^{-1}.}

สิ่งนี้สามารถนำไปใช้แก้ปัญหาการทอนเงินได้ (โดยที่เซตTระบุเหรียญที่มีอยู่) ในกรณีเฉพาะสองกรณี คือ จำนวนการแบ่งส่วนของnที่ทุกส่วนเป็น 1 หรือ 2 (หรือเทียบเท่ากับจำนวนการแบ่งส่วนของnออกเป็น 1 หรือ 2 ส่วน) คือ

n2+1,{\displaystyle \left\lfloor {\frac {n}{2}}+1\right\rfloor ,}

และจำนวนการแบ่งส่วนของnที่ทุกส่วนเป็น 1, 2 หรือ 3 (หรือเทียบเท่ากับจำนวนการแบ่งส่วนของnออกเป็นไม่เกินสามส่วน) คือจำนวนเต็มที่ใกล้เคียงที่สุดกับ ( n + 3) 2 / 12 [ 14 ]

การแบ่งส่วนในรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าและสัมประสิทธิ์ทวินามแบบเกาส์เซียน

นอกจากนี้ยังสามารถจำกัดทั้งจำนวนและขนาดของส่วนต่างๆ ได้พร้อมกัน ให้p ( N , M ; n )แทนจำนวนพาร์ติชันของnที่มีส่วนประกอบไม่เกินMส่วน โดยแต่ละส่วนมีขนาดไม่เกินNหรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ พาร์ติชันเหล่านี้มีแผนภาพ Young ที่พอดีกับ สี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาด M × Nมีความสัมพันธ์เวียนเกิดอยู่ พี(เอ็น,เอ็ม;n)=พี(เอ็น,เอ็ม1;n)+พี(เอ็น1,เอ็ม;nเอ็ม){\displaystyle p(N,M;n)=p(N,M-1;n)+p(N-1,M;n-M)} ได้มาจากการสังเกตว่าพี(เอ็น,เอ็ม;n)พี(เอ็น,เอ็ม1;n){\displaystyle p(N,M;n)-p(N,M-1;n)}นับการแบ่งnออกเป็น ส่วน Mที่มีขนาดไม่เกินNและการลบ 1 ออกจากแต่ละส่วนของการแบ่งดังกล่าวจะทำให้ได้การแบ่งnMออกเป็นส่วนไม่เกินMส่วน[ 15 ]

สัมประสิทธิ์ทวินามแบบเกาส์เซียนถูกกำหนดดังนี้: (เค+)q=(เค+เค)q=เจ=1เค+(1qเจ)เจ=1เค(1qเจ)เจ=1(1qเจ).{\displaystyle {k+\ell \choose \ell }_{q}={k+\ell \choose k}_{q}={\frac {\prod _{j=1}^{k+\ell }(1-q^{j})}{\prod _{j=1}^{k}(1-q^{j})\prod _{j=1}^{\ell }(1-q^{j})}}.} สัมประสิทธิ์ทวินามแบบเกาส์เซียนมีความสัมพันธ์กับฟังก์ชันก่อกำเนิดของp ( N , M ; n )โดยความเท่าเทียมกัน n=0เอ็มเอ็นพี(เอ็น,เอ็ม;n)qn=(เอ็ม+เอ็นเอ็ม)q.{\displaystyle \sum _{n=0}^{MN}p(N,M;n)q^{n}={M+N \choose M}_{q}.}

แร็งก์แอนด์เดอร์ฟีสแควร์

อันดับของพาร์ทิชันคือจำนวนที่มากที่สุดk ที่ทำให้พาร์ทิชัน นั้นประกอบด้วยส่วนอย่างน้อยkส่วนที่มีขนาดอย่างน้อยkตัวอย่างเช่น พาร์ทิชัน4 + 3 + 3 + 2 + 1 + 1 มีอันดับ 3 เพราะมี 3 ส่วนที่มีขนาด ≥ 3 แต่ไม่มี 4 ส่วนที่มีขนาด≥ 4 ในแผนภาพเฟอร์เรอร์หรือแผนภาพยังของพาร์ทิชันที่มีอันดับrนั้น ตารางr × rของค่าในมุมบนซ้ายเรียกว่าตารางเดอร์ฟี              

**************

ตาราง Durfee มีการประยุกต์ใช้ภายในคณิตศาสตร์เชิงการจัดเรียงในการพิสูจน์เอกลักษณ์การแบ่งส่วนต่างๆ[ 16 ] นอกจากนี้ยังมีนัยสำคัญในทางปฏิบัติในรูปแบบของดัชนี hด้วย

สถิติอีกแบบหนึ่งที่บางครั้งเรียกว่าอันดับของพาร์ติชัน (หรือ อันดับของไดสัน) คือ ผลต่างλเคเค{\displaystyle \lambda _{k}-k}สำหรับการแบ่ง ส่วน kส่วน โดยส่วนที่ใหญ่ที่สุดλเค{\displaystyle \lambda _{k}}สถิตินี้ (ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับสถิติที่กล่าวถึงข้างต้น) ปรากฏอยู่ในงานวิจัยเรื่องความสอดคล้องของรามานุจัน

แลตทิซของยัง

มีลำดับบางส่วน ตามธรรมชาติ บนพาร์ติชันที่กำหนดโดยการรวมไดอะแกรมของยัง เซตที่มีลำดับบางส่วนนี้เรียกว่าแลตทิซของยัง แลตทิซนี้ถูกนิยามขึ้นครั้งแรกในบริบทของทฤษฎีการแทนโดยใช้เพื่ออธิบายการแทนแบบลดทอนไม่ได้ของกลุ่มสมมาตรS สำหรับทุกnพร้อมกับคุณสมบัติการแตกแขนงในลักษณะเฉพาะศูนย์ นอกจากนี้ยังได้รับการศึกษาอย่างมากในด้านคุณสมบัติเชิงการจัดเรียงอย่างแท้จริง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันเป็นตัวอย่างที่กระตุ้นให้เกิดโพเซตเชิงอนุพันธ์

พาร์ติชั่นแบบสุ่ม

มีทฤษฎีเชิงลึกของการแบ่งส่วนแบบสุ่มที่เลือกตามการกระจายความน่าจะเป็นแบบเอกรูปบนกลุ่มสมมาตรผ่านการสอดคล้องกันของ Robinson–Schenstedในปี 1977 Logan และ Shepp รวมถึง Vershik และ Kerov ได้แสดงให้เห็นว่าแผนภาพ Young ของการแบ่งส่วนขนาดใหญ่ทั่วไปจะเข้าใกล้กราฟของฟังก์ชันวิเคราะห์บางอย่างที่ลดฟังก์ชันบางอย่างลงในเชิงอะซิมโทติก ในปี 1988 Baik, Deift และ Johansson ได้ขยายผลลัพธ์เหล่านี้เพื่อกำหนดการกระจายของลำดับย่อยที่เพิ่มขึ้นยาวที่สุดของการเรียงสับเปลี่ยนแบบสุ่มในแง่ของ การ กระจายTracy–Widom [ 17 ] Okounkovเชื่อมโยงผลลัพธ์เหล่านี้กับคอมบินาทอริกของพื้นผิว Riemannและทฤษฎีการแสดงแทน[ 18 ] [ 19 ]

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. แอนดรูว์ส 1976หน้า 199
  2. Josuat-Vergès, Matthieu (2010), "Bijections between pattern-avoiding fillings of Young diagrams", Journal of Combinatorial Theory , Series A, 117 (8): 1218– 1230, arXiv : 0801.4928 , doi : 10.1016/j.jcta.2010.03.006 , MR 2677686 , S2CID 15392503  .
  3. แอนดรูว์ส 1976หน้า 69
  4. Hardy & Wright 2008 , หน้า 380.
  5. Alder, Henry L. (1969). "เอกลักษณ์การแบ่งส่วน - จากออยเลอร์ถึงปัจจุบัน" . American Mathematical Monthly . 76 (7): 733– 746. doi : 10.2307/2317861 . JSTOR 2317861 . 
  6. Hardy & Wright 2008 , หน้า 362.
  7. Hardy & Wright 2008 , หน้า 368.
  8. Hardy & Wright 2008 , หน้า 365.
  9. สัญลักษณ์ที่ใช้เป็นไปตาม Abramowitz & Stegun 1964 หน้า825 
  10. Andrews, George E. (1971). ทฤษฎีจำนวน . ฟิลาเดลเฟีย: WB Saunders Company. หน้า149–50 . 
  11. Abramowitz & Stegun 1964 , หน้า825 , 24.2.2 สมการ I(B) 
  12. อับราโมวิทซ์และสเตกุน 1964 , หน้า. 826 , 24.2.2 เทียบเท่า ครั้งที่สอง(เอ) 
  13. Richard Stanley, Enumerative Combinatorics , เล่ม 1, ฉบับพิมพ์ครั้งที่สอง. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์, 2012. บทที่ 1, ส่วนที่ 1.7.
  14. Hardy, GH (1920). ปัญหาที่มีชื่อเสียงบางประการของทฤษฎีจำนวน . สำนักพิมพ์แคลเรนดอน.
  15. แอนดรูว์ส 1976หน้า 33–34
  16. ดูตัวอย่างเช่น Stanley 1999 หน้า58 
  17. Romik, Dan (2015). คณิตศาสตร์ที่น่าประหลาดใจของลำดับย่อยที่เพิ่มขึ้นยาวที่สุดสถาบันตำราสถิติคณิตศาสตร์ นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ISBN 978-1-107-42882-9.
  18. Okounkov, Andrei (2000). "เมทริกซ์สุ่มและการเรียงสับเปลี่ยนแบบสุ่ม". International Mathematics Research Notices . 2000 (20): 1043. doi : 10.1155/S1073792800000532 . S2CID 14308256 . {{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI ( link )
  19. Okounkov, A. (2001-04-01). "Infinite wedge and random partitions" . Selecta Mathematica . 7 (1): 57– 81. arXiv : math/9907127 . doi : 10.1007/PL00001398 . ISSN 1420-9020 . S2CID 119176413 .  
  • "การแบ่งส่วน" , สารานุกรมคณิตศาสตร์ , EMS Press , 2001 [1994]
  • เครื่องคำนวณพาร์ติชั่นและองค์ประกอบ
  • ไวส์สไตน์, เอริก ดับเบิลยู. "พาร์ติชั่น" . แมทเวิลด์ .
  • Wilf, Herbert S. บรรยายเรื่องการแบ่งพาร์ติชันจำนวนเต็ม (PDF)เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2021-02-26 เรียกดูเมื่อ2021-02-28
  • การนับโดยใช้พาร์ติชันพร้อมตารางอ้างอิงจากสารานุกรมลำดับจำนวนเต็มออนไลน์
  • พาร์ติชันจำนวนเต็มเก็บถาวรเมื่อ 2014-10-22 ที่Wayback Machineในฐานข้อมูลFindStat
  • โมดูล Integer::Partition PerlจากCPAN
  • อัลกอริทึมที่รวดเร็วสำหรับการสร้างพาร์ติชันจำนวนเต็ม
  • การสร้างพาร์ติชันทั้งหมด: การเปรียบเทียบวิธีการเข้ารหัสสองแบบ
  • Grime, James (28 เมษายน 2016). "Partitions - Numberphile" (วิดีโอ) . Brady Haran . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 11 ธันวาคม 2021. เรียกดูเมื่อ5 พฤษภาคม 2016 .

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การแบ่งพาร์ติชันจำนวนเต็ม

ใน ทฤษฎีจำนวน และ คณิตศาสตร์เชิงการจัด เรียง การ แบ่งส่วน ของ จำนวนเต็มที่ ไม่เป็นลบ n หรือที่เรียกว่า การแบ่งส่วนจำนวนเต็ม คือวิธีการเขียน n ใน รูปผลรวม ของ จำนวนเต็มบวก ผลรวม...

ภาพแสดงการแบ่งส่วนต่างๆ ของพาร์ติชั่น

มีวิธีการแสดงพาร์ติชันด้วยแผนภาพอยู่สองวิธีที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ แผนภาพเฟอร์เรอร์ (Ferrers diagrams) ซึ่งตั้งชื่อตาม นอร์แมน แมคลีโอ เฟอร์เรอร์ และแผนภาพยัง (Young diagrams) ซึ่งตั้งชื่อตาม อัลเฟรด ยัง ทั้งสองวิธีมีข้อกำหนดที่เป็นไปได้หลายแบบ ในที่นี้เราใช้...

แผนภาพเฟอร์เรอร์

การแบ่งจำนวน 14 ออกเป็น 6 + 4 + 3 + 1 สามารถแสดงได้ด้วยแผนภาพต่อไปนี้:

แผนภาพของยัง

อีกหนึ่งวิธีในการแสดงภาพการแบ่งส่วนจำนวนเต็มคือ แผนภาพยัง (Young diagram ) (หรือเรียกอีกอย่างว่า แผนภาพเฟอร์เรอร์ (Ferrers diagram)) แทนที่จะแสดงการแบ่งส่วนด้วยจุดเหมือนในแผนภาพเฟอร์เรอร์ แผนภาพยังจะใช้กล่องหรือสี่เหลี่ยม ดังนั้น แผนภาพยังสำหรับการแบ่งส่วน 5...