Ett eulerskt tal E(n, m) är inom matematik ett tal som är antalet permutationer på mängden {1, 2, ..., n} som har m "stigningar".
En annan beteckning för E(n, m) är .
Grundläggande egenskaper och exempel
En permutation σ på {1, 2, ..., n} har en "stigning" om det i följden σ(1), σ(2), ..., σ(n) finns två på varandra följande element σ(i) och σ(i + 1) så att σ(i) < σ(i + 1). Det eulerska talet E(n, m) är antalet permutationer på {1, 2, ..., n} som har m stigningar. m i A(n, m) kan alltså variera mellan 0 och n - 1.
Det finns, för varje n, en permutation med 0 stigningar (n, n - 1, ..., 2, 1) och en permutation med n - 1 stigningar (1, 2, ..., n - 1, n). Om en permutation har m stigningar, har omvändningen n - m - 1 stigningar. Alltså är E(n, m) = E(n, n - m - 1).
I tabellen nedan finns alla permutationer med m "stigningar" för n = 1, 2, 3 och m = 0, ..., n.
n | m | Permutationer | E(n, m) |
---|---|---|---|
1 | 0 | (1) | 1 |
2 | 0 | (2, 1) | 1 |
1 | (1, 2) | 1 | |
3 | 0 | (3, 2, 1) | 1 |
1 | (1, 3, 2) (2, 1, 3) (2, 3, 1) (3, 1, 2) | 4 | |
2 | (1, 2, 3) | 1 |
Egenskaper
Eulerska tal uppfyller rekursionsformeln:
med begynnelsevillkoret
där Iversonklammern [k = 0] antar värdet ett endast då k = 0 och noll annars.
Eulerska tal kan uttryckas med hjälp av binomialkoefficienter:
- .
Eftersom det finns totalt n! permutationer på {1, 2, ..., n} får man att:
Med hjälp av eulerska tal kan man hitta en koppling mellan vanliga potenser och binomialkoefficienter:
Av denna formler följer att
Den alternerande summan av Eulerska talen är relaterat till Bernoullitalet Bn+1
Andra summor med Eulerska tal är
En intressant oändlig serie är
Eulerska tal av andra slaget
En annan typ av eulerska tal fås om man betraktar permutationer på multimängden {1, 1, 2, 2, ..., n, n} med egenskapen att mellan de två förekomsterna av m finns bara tal som är större än m. Antalet sådana permutationer med k stigningar är ett eulerskt tal av andra slaget och betecknas
För n = 3 finns totalt 15 permutationer som beskrivits ovan, en med ingen stigning, åtta med en stigning och sex med två stigningar:
- Ingen stigning: 332211
- En stigning: 221133, 221331, 223311, 233211, 113322, 133221, 331122, 331221
- Två stigningar: 112233, 122133, 112332, 123321, 133122, 122331
Eulerska tal av andra slaget uppfyller:
med begynnelsevillkoret
Det totala antalet permutationer med egenskapen ovan är:
där (2n)n är en fallande potens.
Referenser
- Graham; Knuth, Patashnik (1994). Concrete Mathematics. Addison-Wesley. ISBN 0-201-55802-5