กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 3 นาที

คู่ Wilf–Zeilberger

ในทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาการจัดเรียงและการรวม (combinatorics)คู่ ฟังก์ชัน Wilf–Zeilbergerหรือคู่ WZคือคู่ฟังก์ชันที่สามารถใช้รับรองเอกลักษณ์...

คู่ Wilf–Zeilberger

ในทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาการจัดเรียงและการรวม (combinatorics)คู่ ฟังก์ชัน Wilf–Zeilbergerหรือคู่ WZคือคู่ฟังก์ชันที่สามารถใช้รับรองเอกลักษณ์ เชิงการจัดเรียงและการรวมบางอย่างได้ คู่ WZ ตั้งชื่อตามHerbert S. WilfและDoron Zeilbergerและมีบทบาทสำคัญในการประเมินผลรวมจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับสัมประสิทธิ์ทวินาม แฟกทอ เรียลและโดยทั่วไปแล้วอนุกรมไฮเปอร์จีโอเมตริก ใดๆ สามารถใช้คู่ WZ ของฟังก์ชันเพื่อหาผลรวมที่เทียบเท่าและง่ายกว่ามาก แม้ว่าการหาคู่ WZ ด้วยมือจะทำได้ยากในกรณีส่วนใหญ่ แต่อัลกอริทึมของ Gosperก็เป็นวิธีหนึ่งในการหาคู่ WZ ของฟังก์ชัน และสามารถนำไปใช้ในโปรแกรมการจัดการสัญลักษณ์ได้

คำนิยาม

ฟังก์ชันสองฟังก์ชันFและGจะประกอบกันเป็นคู่ WZ ได้ก็ต่อเมื่อเงื่อนไขสองข้อต่อไปนี้เป็นจริง:

เอฟ(n+1,เค)เอฟ(n,เค)=จี(n,เค+1)จี(n,เค),{\displaystyle F(n+1,k)-F(n,k)=G(n,k+1)-G(n,k),}
ลิมเอ็ม±จี(n,เอ็ม)=0.{\displaystyle \lim _{M\to \pm \infty }G(n,M)=0.}

คุณสมบัติ

จากนิยามจึงสรุปได้ว่า

เค=[เอฟ(n+1,เค)เอฟ(n,เค)]=0{\displaystyle \sum _{k=-\infty }^{\infty [F(n+1,k)-F(n,k)]=0}

เนื่องจากฟังก์ชันGเป็นแบบกล้องโทรทรรศน์ :

เค=[เอฟ(n+1,เค)เอฟ(n,เค)]=ลิมเอ็มเค=เอ็มเอ็ม[เอฟ(n+1,เค)เอฟ(n,เค)]=ลิมเอ็มเค=เอ็มเอ็ม[จี(n,เค+1)จี(n,เค)]=ลิมเอ็ม[จี(n,เอ็ม+1)จี(n,เอ็ม)]=00=0.{\displaystyle {\begin{aligned}\sum _{k=-\infty }^{\infty }[F(n+1,k)-F(n,k)]&{}=\lim _{M\to \infty }\sum _{k=-M}^{M}[F(n+1,k)-F(n,k)]\\&{}=\lim _{M\to \infty }\sum _{k=-M}^{M}[G(n,k+1)-G(n,k)]\\&{}=\lim _{M\to \infty }[G(n,M+1)-G(n,-M)]\\&{}=0-0\\&{}=0.\end{aligned}}}

ดังนั้น,

เค=เอฟ(n+1,เค)=เค=เอฟ(n,เค),{\displaystyle \sum _{k=-\infty }^{\infty }F(n+1,k)=\sum _{k=-\infty }^{\infty }F(n,k),}

นั่นคือ

เค=เอฟ(n,เค)=คอนสต.{\displaystyle \sum _{k=-\infty }^{\infty }F(n,k)={\text{const}}.}

ค่า คงที่นี้ไม่ขึ้นอยู่กับnสามารถหาค่าได้โดยการแทนค่าn = n สำหรับn ค่า ใดค่าหนึ่ง

ถ้าFและGเป็นคู่ WZ แสดงว่าทั้งสองคู่นี้สอดคล้องกับความสัมพันธ์ต่อไปนี้

จี(n,เค)=อาร์(n,เค)เอฟ(n,เค1),{\displaystyle G(n,k)=R(n,k)F(n,k-1),}

ที่ไหนอาร์(n,เค){\displaystyle R(n,k)}เป็นฟังก์ชันตรรกยะของnและkและเรียกว่าใบรับรองการพิสูจน์ WZ

ตัวอย่าง

สามารถใช้คู่ Wilf–Zeilberger เพื่อตรวจสอบเอกลักษณ์ได้

เค=0(1)เค(nเค)(2เคเค)4nเค=(2nn).{\displaystyle \sum _{k=0}^{\infty }(-1)^{k}{n \choose k}{2k \choose k}4^{nk}={2n \choose n}.}

หารเอกลักษณ์ด้วยด้านขวามือของมัน:

เค=0(1)เค(nเค)(2เคเค)4nเค(2nn)=1.{\displaystyle \sum _{k=0}^{\infty }{\frac {(-1)^{k}{n \choose k}{2k \choose k}4^{nk}}{2n \choose n}}=1.}

ใช้ใบรับรองหลักฐาน

อาร์(n,เค)=2เค12n+1{\displaystyle R(n,k)={\frac {2k-1}{2n+1}}}

เพื่อตรวจสอบว่าด้านซ้ายมือไม่ขึ้นอยู่กับnโดยที่

เอฟ(n,เค)=(1)เค(nเค)(2เคเค)4nเค(2nn),จี(n,เค)=อาร์(n,เค)เอฟ(n,เค1).{\displaystyle {\begin{aligned}F(n,k)&={\frac {(-1)^{k}{n \choose k}{2k \choose k}4^{nk}}{2n \choose n}},\\G(n,k)&=R(n,k)F(n,k-1).\end{aligned}}}

ตอนนี้FและGจับคู่กันแบบ Wilf–Zeilberger แล้ว

เพื่อพิสูจน์ว่าค่าคงที่ทางด้านขวามือของสมการเอกลักษณ์คือ 1 ให้แทนค่าn = 0เป็นต้น

ดูเพิ่มเติม

  • อัลกอริทึมของ Gosperนำเสนอวิธีการสร้างคู่ WZ เมื่อมีอยู่จริง
  • เว็บไซต์ Generatingfunctionologyให้รายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการรับรองตัวตนแบบ WZ
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Wilf–Zeilberger_pair&oldid=1330780575 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ คู่ Wilf–Zeilberger

ในทางคณิตศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาการจัดเรียงและการรวม (combinatorics)คู่ ฟังก์ชัน Wilf–Zeilbergerหรือคู่ WZคือคู่ฟังก์ชันที่สามารถใช้รับรองเอกลักษณ์...

คำนิยาม

ฟังก์ชันสองฟังก์ชัน F และ G จะประกอบกันเป็นคู่ WZ ได้ก็ต่อเมื่อ เงื่อนไขสองข้อต่อไปนี้เป็นจริง:

ตัวอย่าง

สามารถใช้คู่ Wilf–Zeilberger เพื่อตรวจสอบเอกลักษณ์ได้

ดูเพิ่มเติม

วิธี Almkvist–Zeilberger เป็นวิธีที่คล้ายคลึงกันกับวิธี WZ สำหรับการประเมิน อินทิกรัล จำกัด รายชื่อเอกลักษณ์ทางคณิตศาสตร์