P-재귀 방정식

P-recursive equation

수학에서 P-재귀 방정식은 계수 시퀀스를 다항식으로 나타낼 수 있는 시퀀스의 선형 방정식이다.P-재귀 방정식은 다항식 계수를 갖는 선형 재발 방정식(또는 선형 재발 관계 또는 선형 차이 방정식)이다.이러한 방정식은 수학의 다른 영역, 특히 결합학에서 중요한 역할을 한다.이러한 방정식의 해법인 시퀀스를 홀노믹, P-재귀 또는 D-핀라이트라고 한다.

1980년대 후반부터 첫 번째 알고리즘은 이러한 방정식에 대한 해결책을 찾기 위해 개발되었다.세르게이 A.아브라모프, 마르코 페트코브셰크, 마크 반 호이즈는 다항식, 이성적, 초기하학, 달렘베르트 해결책을 찾기 위한 알고리즘을 설명했다.

정의

Let be a field of characteristic zero (for example ), polynomials for , 시퀀스 수 없는 시퀀스.방정식

다항 계수를 갖는 선형 반복 방정식이라고 한다(이 글의 모든 반복 방정식은 이 형식이다). ()p r {\ p_이 모두 0이 아닌 경우 {\textstyle 을(를) 방정식의 순서라고 한다. (가) 0이면 이 방정식을 동종이라고 하고, 그렇지 않으면 비균형이라고 한다.

이것은 L = 기록될 수 있다 = =0 r }k}}}}}}}}}는 다항 계수를 가진 선형 재발 연산자, , N 연산자다. ( )= ( n+ ) N

폐쇄형 폼 솔루션

= k(+ k) y ) = f ) {\)} 하게 y= f {\ Ly이 다항 계수를 갖는 반복 방정식이 되도록 한다.이 방정식의 솔루션을 계산하는 몇 가지 알고리즘이 있다.이러한 알고리즘은 다항식, 합리적, 초기하학 및 달렘베르트 솔루션을 계산할 수 있다.동질 방정식의 해법은 선형 재발 연산자의 커널에 의해 주어진다:[1] L ={ K : = Ly\ { 이 커널 공간의 하위 공간으로서.Let be a basis of , then the formal sum for arbitrary constants 에서 동종 문제 = 의 일반 솔루션이라고 한다If is a particular solution of , i.e. , then is also a solution of the inhomogeneous problem and 그것은 이질적인 문제의 일반적인 해결책이라고 불린다.

다항식 용액

1980년대 후반에 세르게이 A.Abramov described an algorithm which finds the general polynomial solution of a recurrence equation, i.e. , with a polynomial right-hand side. He (and a few years later Marko Petkovšek) gave a degree bound for polynomial해결책이렇게 하면 선형 방정식의 체계를 고려하는 것으로 문제를 간단히 해결할 수 있다.[2][3][4]1995년 아브라모프, 브론슈타인, 페트코브셰크 등은 다항식 사례를 특정 전력기준(즉, N [5]에서 재발방정식의 파워시리즈 솔루션을 고려함으로써 보다 효율적으로 해결할 수 있다는 것을 보여주었다.

보다 일반적인 솔루션(예: 이성적 또는 초기하학적 솔루션)을 찾기 위한 다른 알고리즘도 다항식 솔루션을 계산하는 알고리즘에 의존한다.

합리적 해결책

1989년 세르게이 A.Abramov showed that a general rational solution, i.e. , with polynomial right-hand side , can be found by using the notion of a universal denominator.유니버설 분모는 모든 합리적인 해결책의 분모가 을(를) 나누는 다항식 u}이다 아브라모프는 이 보편적인 분모가 어떻게 첫 번째와 마지막 계수인 다항식 0 만을 사용하여 계산될 수 있는지를 보여주었다이 보편적 분모를 의 알려지지 않은 분모로 대체하면 모든 합리적인 해결책은 변환 방정식의 모든 다항식 솔루션을 계산함으로써 찾을 수 있다.[6]

초기하 용액

sequence () 된 항 비율이 즉 y( 1) / () K(){\ y {K에서 합리적인 함수인 경우 hygeomethymethymetriculaturemeterc.다항 계수를 갖는 1차 반복 방정식의 해법인 경우에만 그러하다.초기하 시퀀스 세트는 추가 시 닫히지 않기 때문에 시퀀스 공간의 하위 공간이 아니다.

1992년 Marko Petkovseck는 우측 {\ f이(가 초기하 시퀀스의 합인 재발 방정식의 일반적인 초기하 솔루션을 얻기 위한 알고리즘을 제공했다.이 알고리즘은 합리적인 함수의 Gosper-Petkovseck 정상 형태를 사용한다.이 구체적인 표현을 사용하면 변환 방정식의 다항식 솔루션을 다시 고려해도 충분하다.[3]

좀 더 다른 효율적 접근은 마크 반 호이즈 덕분이다.첫 번째 및 마지막 계수 다항식 뿌리를 고려할 때, 모든 y() 가 폼의 표현을 가지고 있다는 사실을 이용하여 단계별로 솔루션을 구축할 수 있다.

for some with for and . Here denotes the Gamma function and the algebraic closure of the field 그러면 ,…, s 은 방정식의 특이점이어야 한다(, p {\p_} 또는 {\r}).Furthermore one can compute bounds for the exponents . For fixed values it is possible to make an ansatz which gives candidates for . For a specific one can은 다시 Abramov의 알고리즘에 의해 합리적인 함수 r () 을 얻기 위해 ansatz를 만든다.모든 가능성을 고려해 볼 때, 반복 방정식의 일반적인 해결책을 얻는다.[7][8]

달렘베르트 해법

A sequence is called d'Alembertian if for some hypergeometric sequences and means that 여기서 은(는) 차이 연산자를 가리킨다. 즉, y = - y = + 1)- ) k y = {\과 같은 합리적 계수를 가진 1차 선형 재발 L 1, 이 있는 경우에만 해당된다[4]

1994년 아브라모프와 페트코브셰크는 재발 방정식의 일반적인 달렘베르트 해답을 계산하는 알고리즘을 설명했다.이 알고리즘은 초기하학적 솔루션을 계산하고 반복적으로 반복 방정식의 순서를 감소시킨다.[9]

서명 순열 매트릭스

n n서명 순열 행렬 수는 () y의 시퀀스로 설명할 수 있다 서명 순열 매트릭스는 모든 행과 열에 0이 정확히 1개씩 있는 정사각형 행렬이다.0이 아닌 항목은± 이(가) 될 수 있다순서는 다항 계수를 갖는 선형 반복 방정식에 의해 결정된다.

초기값 ( )= ,( )= y 알고리즘을 적용하여 초기하 용액을 찾으면 일반적인 초기하 용액을 찾을 수 있다.
일부 상수 에 대해 또한 초기 값을 고려할 때 ) = ! 시퀀스 y는 서명된 순열 매트릭스의 수를 설명한다.[10]

비자발적

요소를 가진 집합의 비자발 () 의 수는 반복 방정식에 의해 주어진다.

페트코브셰크의 알고리즘을 적용하면 이 재발 방정식에 대한 다항식, 이성적 또는 초지하학적 솔루션이 없음을 알 수 있다.[4]

적용들

A function is called hypergeometric if where denotes the rational functions in k 초계량 합은 ) = F( ) f( 형식의 유한 합이며 F초계량이다.제일버거의 창의적인 망원경 알고리즘은 그러한 초계수 합을 다항식 계수를 가진 반복 방정식으로 변형시킬 수 있다.그런 다음 이 을 풀어서f {\f}의 폐쇄형 폼 솔루션이라고 하는 초기하학적 용액의 선형 조합을 얻을 수 있다[4]

참조

  1. ^ 만약 시퀀스가 거의 모든 면에서 동일하다면, 이 기본은 유한하다.이에 관한 자세한 내용은 페트코프셰크, 윌프, 제일베르거의 A=B라는 책에서 찾아볼 수 있다.
  2. ^ Abramov, Sergei A. (1989). "Problems in computer algebra that are connected with a search for polynomial solutions of linear differential and difference equations". Moscow University Computational Mathematics and Cybernetics. 3.
  3. ^ a b Petkovšek, Marko (1992). "Hypergeometric solutions of linear recurrences with polynomial coefficients". Journal of Symbolic Computation. 14 (2–3): 243–264. doi:10.1016/0747-7171(92)90038-6. ISSN 0747-7171.
  4. ^ a b c d Petkovšek, Marko; Wilf, Herbert S.; Zeilberger, Doron (1996). A=B. A K Peters. ISBN 978-1568810638. OCLC 33898705.
  5. ^ Abramov, Sergei A.; Bronstein, Manuel; Petkovšek, Marko (1995). On polynomial solutions of linear operator equations. ISSAC '95 Proceedings of the 1995 International Symposium on Symbolic and Algebraic Computation. ACM. pp. 290–296. CiteSeerX 10.1.1.46.9373. doi:10.1145/220346.220384. ISBN 978-0897916998.
  6. ^ Abramov, Sergei A. (1989). "Rational solutions of linear differential and difference equations with polynomial coefficients". USSR Computational Mathematics and Mathematical Physics. 29 (6): 7–12. doi:10.1016/s0041-5553(89)80002-3. ISSN 0041-5553.
  7. ^ van Hoeij, Mark (1999). "Finite singularities and hypergeometric solutions of linear recurrence equations". Journal of Pure and Applied Algebra. 139 (1–3): 109–131. doi:10.1016/s0022-4049(99)00008-0. ISSN 0022-4049.
  8. ^ Cluzeau, Thomas; van Hoeij, Mark (2006). "Computing Hypergeometric Solutions of Linear Recurrence Equations". Applicable Algebra in Engineering, Communication and Computing. 17 (2): 83–115. doi:10.1007/s00200-005-0192-x. ISSN 0938-1279.
  9. ^ Abramov, Sergei A.; Petkovšek, Marko (1994). D'Alembertian solutions of linear differential and difference equations. ISSAC '94 Proceedings of the International Symposium on Symbolic and Algebraic Computation. ACM. pp. 169–174. doi:10.1145/190347.190412. ISBN 978-0897916387.
  10. ^ "A000165 - OEIS". oeis.org. Retrieved 2018-07-02.