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形式冪級數

鎖定
在形式冪級數中,x從來不指定一個數值,且對收斂和發散的問題不感興趣,感興趣的是係數序列(a(0),a(1),...,a(n),...),我們研究形式冪級數完全可以歸結為討論這些係數序列,且這些係數序列又可看作含有分量a(0),a(1),...,a(n),...的無窮矢量,係數a(0)稱為級數的常數係數。用近世代數的語言來講,形式冪級數形成一個環,這個環對加法有零元(用0表示),對乘法有單位元(用1表示),如果從某項以後,形式冪級數的所有係數全為零,它被稱為形式多項式。
中文名
形式冪級數
外文名
formal power series
特殊形式
形式多項式
其它描述
它形成一個環且有零元、單位元
運    算
相等、加法、乘積
應用學科
組合數學
數論

目錄

  1. 1 定義
  2. 2 運算
  3. 3 逆元
  4. 定義
  5. 定理

形式冪級數定義

形式冪級數是一個數學中的抽象概念,是從冪級數中抽離出來的代數對象。形式冪級數和從多項式中剝離出來的多項式環類似,不過允許(可數)無窮多項因子相加,但不像冪級數一般要求研究是否收斂和是否有確定的取值。形式冪級數在代數和組合理論中有廣泛應用
設x是一個符號,
為實數,則
稱為以x為未定元的一個形式冪級數。約定:如果在形式冪級數
中某個
,則
可略去。 [1] 
在形式冪級數中,x從來不指定一個數值,且對收斂和發散的問題不感興趣,感興趣的是係數序列(a(0),a(1),...,a(n),...),我們研究形式冪級數完全可以歸結為討論這些係數序列,且這些係數序列又可看作含有分量a(0),a(1),...,a(n),...的無窮矢量,係數a(0)稱為級數的常數係數。 [2] 

形式冪級數運算

我們把形式冪級數看做是收斂的並在其上作代數運算
已知兩個形式冪級數
,則兩級數之間可進行如下運算: [2] 
相等
若對所有的n>0,有a(n)=b(n),則稱兩形式冪級數相等,有A(x)=B(x)。 [2] 
兩形式冪級數的和定義為:
。兩形式冪級數的和運算滿足交換律結合律 [2] 
乘積
兩形式冪級數的乘積定義為:
,稱序列{c(n)}為序列{a(n)}與序列{b(n)}的柯西乘積。兩形式冪級數的乘積運算對加法滿足分配律 [2] 

形式冪級數逆元

形式冪級數定義

設有形式冪級數
,若存在形式冪級數
,使得
,則稱B(t)是A(t)的一個逆元 [1] 

形式冪級數定理

形式冪級數
有逆元的充分必要條件
,且若A(x)有逆元,則逆元必唯一。
證明:設A(x)有逆元
,因為
,所以
,從而對任何一個自然數n,有:
因為
,所以
,把
看成未知數,則上述方程組的係數行列式的值
。由克萊姆法則可知,若A(x)有逆元,則
且逆元唯一。
反之,設
,令
,則
,且
,於是
,令
,則
,故
是A(x)的逆元,也就是説當
時,
有逆元。 [1] 
參考資料
  • 1.    曹汝成編著.組合數學.廣州:華南理工大學出版社,2012:118-124
  • 2.    (美)阿普斯托著;趙宏量,唐太明譯.解析數論引論.哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2011:36-37