数学において、ある多項式列
に一般化アペル表現(いっぱんかアペルひょうげん、英: generalized Appell representation)が存在するとは、その多項式の母関数が次の形式を取ることを言う:
![{\displaystyle K(z,w)=A(w)\Psi (zg(w))=\sum _{n=0}^{\infty }p_{n}(z)w^{n}.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c5fe05a5d5c1f7fdf51212e31be53bddbb35ea39)
ただし母関数あるいは核と呼ばれる
は、次の級数によって構成される:
with ![{\displaystyle a_{0}\neq 0}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5d03e1056112eb63f3d6213ceb85f5a584923535)
および
and all ![{\displaystyle \Psi _{n}\neq 0}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4897650df1ef0605d025f47427742b8adc7a50bb)
および
with ![{\displaystyle g_{1}\neq 0.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9bf0ca45e2654026a458096839535e71b4fc4057)
上述のように、
が次数
の多項式であることを示すことは難しくない。
より一般的なクラスの多項式として、ボアズ=バック多項式が挙げられる。
特別な場合
とすると、ブレンケ多項式のクラスに属する多項式が得られる。
とすると、ニュートン多項式のような一般差分多項式を含む多項式のシェファー列が得られる。
- それらを合わせて
および
とすることで、多項式のアペル列(英語版)が得られる。
陽的表現
一般化アペル多項式には次の陽的表現が存在する。
![{\displaystyle p_{n}(z)=\sum _{k=0}^{n}z^{k}\Psi _{k}h_{k}.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2acb0e67cb50e42bc323fb37cdb7977b89800b60)
この定数は
![{\displaystyle h_{k}=\sum _{P}a_{j_{0}}g_{j_{1}}g_{j_{2}}\cdots g_{j_{k}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c3cc904e0c5b369ecf768f6d075e8f293cc0d482)
で与えられる。ただしこの和は
を
個に分割するすべての組合せに対して取られる。すなわち、その和は次を満たすすべての
に対して取られる。
![{\displaystyle j_{0}+j_{1}+\cdots +j_{k}=n.\,}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b112a680551ebf11654b33cde7eba46c5a5c3908)
アペル多項式に対し、これは次の公式となる。
![{\displaystyle p_{n}(z)=\sum _{k=0}^{n}{\frac {a_{n-k}z^{k}}{k!}}.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/59c82f9ece6043398e86948b59cddea1e82b4394)
漸化式
核
が
に対し
と書くことが出来るための必要十分条件は
![{\displaystyle {\frac {\partial K(z,w)}{\partial w}}=c(w)K(z,w)+{\frac {zb(w)}{w}}{\frac {\partial K(z,w)}{\partial z}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1abf4c69445d615d95fec717d0d64e40460a999f)
が成り立つことである。ただし
および
にはべき級数表現
![{\displaystyle b(w)={\frac {w}{g(w)}}{\frac {d}{dw}}g(w)=1+\sum _{n=1}^{\infty }b_{n}w^{n}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8cd072158bfbffdc797ab8c14cfe2dc3d88c608a)
および
![{\displaystyle c(w)={\frac {1}{A(w)}}{\frac {d}{dw}}A(w)=\sum _{n=0}^{\infty }c_{n}w^{n}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/642e0bea4643b24cc21540d04f281f3d4ed829d3)
が存在する。今
![{\displaystyle K(z,w)=\sum _{n=0}^{\infty }p_{n}(z)w^{n}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c0fa283d421053010caddd091be187810c0b7c15)
を代入することで、次の漸化式が直ちに得られる。
![{\displaystyle z^{n+1}{\frac {d}{dz}}\left[{\frac {p_{n}(z)}{z^{n}}}\right]=-\sum _{k=0}^{n-1}c_{n-k-1}p_{k}(z)-z\sum _{k=1}^{n-1}b_{n-k}{\frac {d}{dz}}p_{k}(z).}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/50fa5220f132f927db5f328de38bccc5d8f8fa76)
ブレンケ多項式の特別な場合として、
が得られ、したがって
が成り立つことから、漸化式は著しく簡易化される。
関連項目
参考文献
- Ralph P. Boas, Jr. and R. Creighton Buck, Polynomial Expansions of Analytic Functions (Second Printing Corrected), (1964) Academic Press Inc., Publishers New York, Springer-Verlag, Berlin. Library of Congress Card Number 63-23263.
- William C. Brenke, On generating functions of polynomial systems, (1945) American Mathematical Monthly, 52 pp. 297–301.
- W. N. Huff, The type of the polynomials generated by f(xt) φ(t) (1947) Duke Mathematical Journal, 14 pp. 1091–1104.