Stirling數 斯特靈數

2021-09-30 06:46:44 字數 2343 閱讀 3124

在組合數學,stirling數可指兩類數,都是由18世紀數學家james stirling提出的。

stirling

數有兩種,第一類和第二類

stirling

數,它們自

18世紀以來一直吸引許多數學家的興趣,如尤拉、柯西、西爾沃斯特和凱萊等。後來哥本哈根(

copenhagen

)大學的尼爾森(

niels nielsen

,1865-1931

)提出了

"stirlingschen zahlen erster art" [

第一類stirling數]

和"stirlingschen zahlen zweiter art" [

第二類stirling數]

,首次把這兩類數冠以「

stirling

數」之名

。因為蘇格蘭數學家斯特林(

j. stirling, 1692-1770

)首次發現這些數並說明了它們的重要性。

斯特林在解決降階乘積x(

n)=x (x

–1)( x–2)

…(x–n+1)

問題時發現了這些數,他在一篇文章

中列出了下面的式子:

x2 = x(x

-1) + x

x3 = x(x

-1)(x

-2) +3x(x

-1) + x

x4 = x(x

-1)(x

-2)(x

-3) + 6x(x

-1)(x

-2) + 7x(x

-1) + x

…… … …

上式中各多項式的係數即是第二類

stirling

數,它可以用乙個三角數陣的形式表示(表

4.2)。第二類

stirling

數在組合分析與有限差分中有重要的應用。

第二類stirling

數與冪和問題有著密切的聯絡,其另一種形式出現在關於冪和問題的研究中。這是因為如果把

(ex-

1)n展開為

x的冪級數形式,第二類

stirling

數將作為

x冪的係數的因子出現。

philadephia

的《級數運算導引》(

introduction to operation with series

,1924

)中給出了該數在冪和問題**現的例子

(該書的第

88頁)。

中國傳統數學中的垛積招差術是研究一些計數函式的有效方法。李善蘭《垛積比類》卷

一、二中的「三角垛有積求高開方廉隅表」和「乘方垛各廉表」列出了兩組係數(如表

4.3)。李善蘭的「造表法」相當於給出了第一類

stirling

數和euler

數遞迴定義。

第一類stirling數是有正負的,其絕對值是包含n個元素的集合分作k個環排列的方法數目。

遞推公式為,

s(n,0) = 0, s(1,1) = 1.

s(n+1,k) = s(n,k-1) + ns(n,k)。

第二類stirling數是把包含n個元素的集合劃分為正好k個非空子集的方法的數目。

遞推公式為:

s(n,k)=0; (n

s(n,n) = s(n,1) = 1,

s(n,k) = s(n-1,k-1) + ks(n-1,k).

將n個有區別的球的球放入k個無標號的盒子中( n>=k>=1,且盒子不允許為空)的方案數就是stirling數.(即含 n 個元素的集合劃分為 k 個集合的情況數)

遞推公式:

s(n,0) = 0

s(n,1) = 1 (k = 1)

s(n,n) = 1

s(n,k) = 0 (k > n)

s(n,k) = s(n-1,k-1)+k*s(n-1,k) (n >= k >= 2)

分析:設有n個不同的球,分別用b1,b2,...,bn表示。從中取出乙個球bn,bn的放法有以下兩種:

1.bn獨佔乙個盒子,那麼剩下的球只能放在k-1個盒子裡,方案數為s(n-1,k-1);

2.bn與別的球共佔乙個盒子,那麼可以將b1,b2,...,bn-1這n-1個球放入k個盒子裡,然後將bn放入其中乙個盒子中,方案數為k*s(n-1,k).

斯特靈(Stirling)數

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斯特靈數stirling

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