ベルヌーイ数の一般項
ベルヌーイ数の一般項
\(n\in\mathbb{N}_{0}\)として、ベルヌーイ数\(B_{n}\)の一般項は次のようになる。
\[ B_{n}=\sum_{k=0}^{n}\left(-1\right)^{k}k^{n}\sum_{j=k}^{n}\frac{C\left(j,k\right)}{j+1} \]
\(n\in\mathbb{N}_{0}\)として、ベルヌーイ数\(B_{n}\)の一般項は次のようになる。
\[ B_{n}=\sum_{k=0}^{n}\left(-1\right)^{k}k^{n}\sum_{j=k}^{n}\frac{C\left(j,k\right)}{j+1} \]
(1)
\begin{align*} B_{0} & =\sum_{k=0}^{0}\left(-1\right)^{k}k^{0}\sum_{j=k}^{0}\frac{C\left(j,k\right)}{j+1}\\ & =\sum_{j=0}^{0}\frac{C\left(j,0\right)}{j+1}\\ & =C\left(0,0\right)\\ & =1 \end{align*}(2)
\begin{align*} B_{1} & =\sum_{k=0}^{1}\left(-1\right)^{k}k\sum_{j=k}^{1}\frac{C\left(j,k\right)}{j+1}\\ & =-\sum_{j=1}^{1}\frac{C\left(j,1\right)}{j+1}\\ & =-\frac{C\left(1,1\right)}{2}\\ & =-\frac{1}{2} \end{align*}ベルヌーイ数と第2種スターリング数の関係と第2種スターリング数の一般項より、
\begin{align*} B_{n} & =\sum_{k=0}^{n}\left(-1\right)^{k}\frac{k!}{k+1}S_{2}\left(n,k\right)\\ & =\sum_{k=0}^{n}\left(-1\right)^{k}\frac{k!}{k+1}\left(\frac{1}{k!}\sum_{j=0}^{k}\left(-1\right)^{k-j}C\left(k,j\right)j^{n}\right)\\ & =\sum_{k=0}^{n}\sum_{j=0}^{k}\left(-1\right)^{j}\frac{C\left(k,j\right)}{k+1}j^{n}\\ & =\sum_{j=0}^{n}\sum_{k=j}^{n}\left(-1\right)^{j}\frac{C\left(k,j\right)}{k+1}j^{n}\\ & =\sum_{j=0}^{n}\left(-1\right)^{j}j^{n}\sum_{k=j}^{n}\frac{C\left(k,j\right)}{k+1} \end{align*} となるので与式は成り立つ。
\begin{align*} B_{n} & =\sum_{k=0}^{n}\left(-1\right)^{k}\frac{k!}{k+1}S_{2}\left(n,k\right)\\ & =\sum_{k=0}^{n}\left(-1\right)^{k}\frac{k!}{k+1}\left(\frac{1}{k!}\sum_{j=0}^{k}\left(-1\right)^{k-j}C\left(k,j\right)j^{n}\right)\\ & =\sum_{k=0}^{n}\sum_{j=0}^{k}\left(-1\right)^{j}\frac{C\left(k,j\right)}{k+1}j^{n}\\ & =\sum_{j=0}^{n}\sum_{k=j}^{n}\left(-1\right)^{j}\frac{C\left(k,j\right)}{k+1}j^{n}\\ & =\sum_{j=0}^{n}\left(-1\right)^{j}j^{n}\sum_{k=j}^{n}\frac{C\left(k,j\right)}{k+1} \end{align*} となるので与式は成り立つ。
ページ情報
タイトル | ベルヌーイ数の一般項 |
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2項変換とベルヌーイ数
\[
b_{n}=\sum_{k=0}^{n}C\left(n,k\right)B_{k}a_{n-k}
\]
(*)ベルヌーイ数の総和と漸化式
\[
\delta_{0,n}=\sum_{k=0}^{n}C\left(n+1,k\right)B_{k}
\]
奇数ベルヌーイ数
\[
B_{2n-1}=-\frac{1}{2}\delta_{1,n}
\]
ベルヌーイ数の定義
\[
\frac{x}{e^{x}-1}=\sum_{k=0}^{\infty}\frac{B_{k}}{k!}x^{k}
\]