Movatterモバイル変換


[0]ホーム

URL:


Saltar ao contido
Wikipediaa Wikipedia en galego
Procura

Polinomios de Bernoulli

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
(Redirección desde «Polinomio de Bernoulli»)
Polinomios de Bernoulli

Enmatemáticas ospolinomios de BernoulliBn(x){\displaystyle B_{n}(x)} son definidos mediante unhafunción xeradora exponencial, tal como se expón a continuación:

etxtet1=n=0Bn(x)tnn!{\displaystyle {\frac {et^{xt}}{e^{t}-1}}=\sum _{n=0}^{\infty }B_{n}(x){\frac {t^{n}}{n!}}}.

Aparecen no estudo de moitasfuncións especiais, en particular dafunción zeta de Riemann e dafunción zeta de Hurwitz. Osnúmeros de Bernoullibn{\displaystyle b_{n}} (normalmente expresados comoBn{\displaystyle B_{n}} e escritos aquí con minúscula para distinguilos dos polinomios) son os termos independentes dos polinomios correspondentes,bn=Bn(0){\displaystyle b_{n}=B_{n}(0)}.

A identidadeBk+1(x+1)Bk+1(x)=(k+1)xk{\displaystyle B_{k+1}(x+1)-B_{k+1}(x)=(k+1)x^{k}\,} expón unhaforma pechada da suma dosn primeiros números enteiros positivos elevados a unha potenciak,

i=1nik=1k+2k++nk=Bk+1(n+1)Bk+1(0)k+1{\displaystyle \sum _{i=1}^{n}{i^{k}}=1^{k}+2^{k}+\cdots +n^{k}={\frac {B_{k+1}(n+1)-B_{k+1}(0)}{k+1}}}.

Un conxunto similar de polinomios, baseado nunha función xeradora, é a familia depolinomios de Euler. Neste artigo mencionaremos propiedades e fórmulas para ambas as dúas familias.

Representacións

[editar |editar a fonte]

Funcións xeradoras exponenciais

[editar |editar a fonte]

A funcións xeradora para os polinomios de Bernoulli é

textet1=n=0Bn(x)tnn!.{\displaystyle {\frac {te^{xt}}{e^{t}-1}}=\sum _{n=0}^{\infty }B_{n}(x){\frac {t^{n}}{n!}}.}

E para os polinomios de Euler é

2extet+1=n=0En(x)tnn!.{\displaystyle {\frac {2e^{xt}}{e^{t}+1}}=\sum _{n=0}^{\infty }E_{n}(x){\frac {t^{n}}{n!}}.}

Fórmula explícita

[editar |editar a fonte]

Para os polinomios de BernoulliBn(x){\displaystyle B_{n}(x)} e mais EulerEn(x){\displaystyle E_{n}(x)} respectivamente, temos,

Bn(x)=k=0n(nk)Bnkxk,{\displaystyle B_{n}(x)=\sum _{k=0}^{n}{n \choose k}B_{n-k}x^{k},}
Em(x)=k=0m(mk)Ek2k(x12)mk.{\displaystyle E_{m}(x)=\sum _{k=0}^{m}{m \choose k}{\frac {E_{k}}{2^{k}}}\left(x-{\tfrac {1}{2}}\right)^{m-k}.}

paran0{\displaystyle n\geq 0}, onde osBk{\displaystyle B_{k}} son osnúmeros de Bernoulli, e osEk{\displaystyle E_{k}} son osnúmeros de Euler.

Dedúcese logo que

Bn(0)=Bn{\displaystyle B_{n}(0)=B_{n}} (numeradores (secuenciaA027641 naOEIS) e denominadores (secuenciaA027642 naOEIS))

e

Em(12)=12mEm{\displaystyle E_{m}{\big (}{\tfrac {1}{2}}{\big )}={\tfrac {1}{2^{m}}}E_{m}} ((secuenciaA122045 naOEIS), tendo en conta que hai quen usa outro criterio usando só os números de índice par, vernúmeros de Euler).

Expresión de polinomios de menor grao

[editar |editar a fonte]

Os primeiros polinomios de Bernoulli son:

B0(x)=1{\displaystyle B_{0}(x)=1\,}
B1(x)=x1/2{\displaystyle B_{1}(x)=x-1/2\,}
B2(x)=x2x+1/6{\displaystyle B_{2}(x)=x^{2}-x+1/6\,}
B3(x)=x332x2+12x{\displaystyle B_{3}(x)=x^{3}-{\frac {3}{2}}x^{2}+{\frac {1}{2}}x\,}
B4(x)=x42x3+x2130{\displaystyle B_{4}(x)=x^{4}-2x^{3}+x^{2}-{\frac {1}{30}}\,}
B5(x)=x552x4+53x316x{\displaystyle B_{5}(x)=x^{5}-{\frac {5}{2}}x^{4}+{\frac {5}{3}}x^{3}-{\frac {1}{6}}x\,}
B6(x)=x63x5+52x412x2+142{\displaystyle B_{6}(x)=x^{6}-3x^{5}+{\frac {5}{2}}x^{4}-{\frac {1}{2}}x^{2}+{\frac {1}{42}}\,}.

Os primeiros polinomios de Euler son:

E0(x)=1,E4(x)=x42x3+x,E1(x)=x12,E5(x)=x552x4+52x212,E2(x)=x2x,E6(x)=x63x5+5x33x,E3(x)=x332x2+14,   {\displaystyle {\begin{aligned}E_{0}(x)&=1,&E_{4}(x)&=x^{4}-2x^{3}+x,\\[4mu]E_{1}(x)&=x-{\tfrac {1}{2}},&E_{5}(x)&=x^{5}-{\tfrac {5}{2}}x^{4}+{\tfrac {5}{2}}x^{2}-{\tfrac {1}{2}},\\[4mu]E_{2}(x)&=x^{2}-x,&E_{6}(x)&=x^{6}-3x^{5}+5x^{3}-3x,\\[-1mu]E_{3}(x)&=x^{3}-{\tfrac {3}{2}}x^{2}+{\tfrac {1}{4}},\qquad \ \ &&\ \,\,\vdots \end{aligned}}}

Propiedades dos polinomios de Bernoulli

[editar |editar a fonte]

Diferenzas

[editar |editar a fonte]

Os polinomios de Bernoulli e Euler obedecen a moitas relacións docálculo sombra usado porÉdouard Lucas, por exemplo.

Bn(x+1)Bn(x)=nxn1{\displaystyle B_{n}(x+1)-B_{n}(x)=nx^{n-1}\,}
En(x+1)+En(x)=2xn{\displaystyle E_{n}(x+1)+E_{n}(x)=2x^{n}\,}

Derivadas

[editar |editar a fonte]
Bn(x)=nBn1(x){\displaystyle B_{n}'(x)=nB_{n-1}(x)\,}
En(x)=nEn1(x){\displaystyle E_{n}'(x)=nE_{n-1}(x)\,}

Translacións

[editar |editar a fonte]
Bn(x+y)=k=0n(nk)Bk(x)ynk{\displaystyle B_{n}(x+y)=\sum _{k=0}^{n}{n \choose k}B_{k}(x)y^{n-k}}
En(x+y)=k=0n(nk)Ek(x)ynk{\displaystyle E_{n}(x+y)=\sum _{k=0}^{n}{n \choose k}E_{k}(x)y^{n-k}}

Simetrías

[editar |editar a fonte]
Bn(1x)=(1)nBn(x){\displaystyle B_{n}(1-x)=(-1)^{n}B_{n}(x)}
En(1x)=(1)nEn(x){\displaystyle E_{n}(1-x)=(-1)^{n}E_{n}(x)}
(1)nBn(x)=Bn(x)+nxn1{\displaystyle (-1)^{n}B_{n}(-x)=B_{n}(x)+nx^{n-1}}
(1)nEn(x)=En(x)+2xn{\displaystyle (-1)^{n}E_{n}(-x)=-E_{n}(x)+2x^{n}}

Outras propiedades

[editar |editar a fonte]
nN,Bn(x)=2n1(Bn(x2)+Bn(x+12)){\displaystyle \forall n\in \mathbb {N} ,B_{n}(x)=2^{n-1}\left(B_{n}\left({\frac {x}{2}}\right)+B_{n}\left({\frac {x+1}{2}}\right)\right)}
pN,nN,k=0nkp=Bp+1(n+1)Bp+1(0)p+1{\displaystyle \forall p\in \mathbb {N} ,\forall n\in \mathbb {N} ,\sum _{k=0}^{n}k^{p}={\frac {B_{p+1}(n+1)-B_{p+1}(0)}{p+1}}}

Esta última igualdade, deducida dafórmula de Faulhaber, provén da igualdade:xx+1Bn(t)dt=xn{\displaystyle \int _{x}^{x+1}B_{n}(t)\,\mathrm {d} t=x^{n}} ou, máis sinxelamente, aserie telescópica

k=0n(Bm(k+1)Bm(k))=Bm(n+1)Bm(0){\displaystyle \sum _{k=0}^{n}\left(B_{m}(k+1)-B_{m}(k)\right)=B_{m}(n+1)-B_{m}(0)}.

Serie de Fourier

[editar |editar a fonte]

Aserie de Fourier dos polinomios de Bernoulli tamén é unhaserie de Dirichlet, dada polo desenvolvemento[1] :

Bn(x)=n!(2πi)nkZk0e2πikxkn=n!k=1e2πikx+(1)ne2πikx(2πik)n=2n!k=1cos(2kπxnπ2)(2kπ)n{\displaystyle B_{n}(x)=-{\frac {n!}{(2\pi \mathrm {i} )^{n}}}\sum _{k\in \mathbb {Z} \atop k\neq 0}{\frac {\mathrm {e} ^{2\pi \mathrm {i} kx}}{k^{n}}}=-n!\sum _{k=1}^{\infty }{\frac {\mathrm {e} ^{2\pi \mathrm {i} kx}+(-1)^{n}\mathrm {e} ^{-2\pi \mathrm {i} kx}}{(2\pi \mathrm {i} k)^{n}}}=-2\,n!\sum _{k=1}^{\infty }{\frac {\cos \left(2k\pi x-{\frac {n\pi }{2}}\right)}{(2k\pi )^{n}}}},

válido só para0x1{\displaystyle 0\leq x\leq 1} candon2{\displaystyle n\geq 2} e para0<x<1{\displaystyle 0<x<1} candon=1{\displaystyle n=1}.

Este é un caso especial dafórmula de Hurwitz.

Integrais e relacións coa función zeta de Riemann

[editar |editar a fonte]

Dúas integrais definidas que relacionan os polinomios de Bernoulli e Euler cos números de Bernoulli e Euler son:[2]

Outra integral dános[3]

e casos particulares sen a variábely{\displaystyle y} onde aparecen afunción zeta de Riemann

Notas

[editar |editar a fonte]
  1. Tsuneo Arakawa; Tomoyoshi Ibukiyama; Masanobu Kaneko (2014).Bernoulli Numbers and Zeta Functions.Springer. p. 61. .
  2. Takashi Agoh; Karl Dilcher (2011). "Integrals of products of Bernoulli polynomials".Journal of Mathematical Analysis and Applications381: 10–16.doi:10.1016/j.jmaa.2011.03.061. 
  3. Elaissaoui, Lahoucine; Guennoun, Zine El Abidine (2017). "Evaluation of log-tangent integrals by series involving ζ(2n+1)".Integral Transforms and Special Functions28 (6): 460–475.arXiv:1611.01274.doi:10.1080/10652469.2017.1312366. 

Véxase tamén

[editar |editar a fonte]
Wikimedia Commons ten máis contidos multimedia na categoría:  Polinomios de Bernoulli

Bibliografía

[editar |editar a fonte]

Outros artigos

[editar |editar a fonte]

Ligazóns externas

[editar |editar a fonte]
Control de autoridades
Traído desde «https://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=Polinomios_de_Bernoulli&oldid=6958066»
Categorías:
Categoría agochada:

[8]ページ先頭

©2009-2025 Movatter.jp