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输入计算

非负整数(0 到 25)。本工具返回带符号第一类斯特林数 s(n,k),k = 0..n。

数学公式

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结果

Signed Stirling numbers of the first kind, row n = 5
s(5, k) for k = 0 ... 5
带符号约定:s(n,k) = (-1)^(n-k) c(n,k)
k s(n, k)
0 0
1 24
2 -50
3 35
4 -10
5 1
带符号求和 0
绝对值求和(= n!) 120

这个计算器能做什么

本工具用于计算带符号第一类斯特林数(记作 s(n,k))的完整一行,n 为你输入的非负整数。它会以数表形式列出 k = 0, 1, 2, ..., n 对应的全部数值,并给出该行的带符号求和与绝对值求和。这里采用带符号约定:s(n,k) 可正可负。其无符号形式(即"循环计数")c(n,k) = |s(n,k)| 表示把 n 个元素恰好划分为 k 个互不相交循环的排列个数,二者关系为 s(n,k) = (-1)^(n-k) c(n,k)。

计算公式

带符号第一类斯特林数是下降阶乘 (x)_n = x(x-1)(x-2)...(x-n+1) = Σ_k s(n,k) x^k 展开后的系数。它满足递推关系 s(n,k) = s(n-1,k-1) - (n-1)*s(n-1,k),初始条件为 s(0,0) = 1,当 n ≥ 1 时 s(n,0) = 0,且当 k < 0 或 k > n 时 s(n,k) = 0。需要注意,s(n,n) 恒等于 1。

第一类斯特林数的三角表,箭头表示递推关系
该递推式由上一行的两个单元格构建每个元素:s(n-1,k-1) 和 s(n-1,k)。

使用方法

输入一个介于 0 到 25 之间的整数 n 并提交即可。计算器采用动态规划,从 n = 0 时的 [1] 开始逐行递推,最终读取末尾一行的结果。你可以用带符号求和(当 n ≥ 2 时为 0)和绝对值求和(等于 n!)作为快速验算依据。

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实例演算(n = 5)

逐行递推过程:n=1 得到 [0, 1];n=2 得到 [0, -1, 1];n=3 得到 [0, 2, -3, 1];n=4 得到 [0, -6, 11, -6, 1];n=5 得到 [0, 24, -50, 35, -10, 1]。验算:|0|+|24|+|50|+|35|+|10|+|1| = 120 = 5!,而带符号求和 0+24-50+35-10+1 = 0。

n 等于 5 的有符号斯特林数行,符号交替
n = 5 行:数值 0、24、-50、35、-10、1,在 k = 0..5 上符号交替。

常见问题

带符号还是无符号?本工具返回的是带符号数值。若需要无符号的循环计数 c(n,k),取绝对值即可。

为什么带符号求和等于 0?在下降阶乘中代入 x = 1,当 n ≥ 2 时 (1)_n = 0,而这恰好等于 s(n,k) 的整行求和。

为什么限制 n 的最大值?这些数值以阶乘速度增长,数量级很快变得极大,因此把 n 上限设为 25,以保证数表易读、运算结果可靠。

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