Riordan矩阵的一个新应用

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  【摘要】Riordan矩阵在证明和寻找组合恒等式方面的一个新的应用.推广了∑∞k=0n
  kr(p qk)n-k(r-qk)k-1=(r p)n,并借助Riordan阵导出著名的Gould恒等式:∑nk=srr-qkr-qk
  kp qk
  n-k=p r
  n,并且推广了此方法,从而得到两个定理,并能够从另一个角度推出很多熟悉的组合恒等式如∑nk=0nn-kn-k
  kn k
  n-k=2n
  n 等.
  【关键词】Riordan阵;组合恒等式;应用
  定理1 设D=(d(t),h(t))是一个Riordan矩阵,f(t)=ψ{fn},若
  f^(h)(t)=[f(t)t=yh-1(t)]=ψ{f^n},则∑∞k=0dn,kf^k=[tn]d(t)f(t).
  (1)
  本节内容是在文献研究定理1的应用得出一些组合恒等式.
  定理2 设D=(ept,eqt)是一个Riordan矩阵,f(t)=erlt,其中p,q,r,l∈R,则∑∞k=0dn,kf^k=∑∞k=0(p qk)n-k(n-k)!rl(rl-qk)k-1k!=(p rl)n!,证明略.
  即∑∞k=0n
  krl(p qk)n-k(rl-qk)k-1=(rl p)n.
  (2)
  若令l=1则得(2)中的恒等式∑∞k=0n
  kr(p qk)n-k(r-qk)k-1=(r p)n.
  (3)
  当l=3,r=3a,p=b n,q=-1时得Abel恒等式
  ∑∞k=0n
  ka(a k)k-1(b n-k)n-k=(a b n)n
  (4)
  当l=3,r=3a,p=b,q=0时得二项式定理∑∞k=0n
  kakbn-k=(a b)n.
  (5)
  定理3 设D=(ept,eqt)是一个Riordan矩阵,f(t)=tmerlt,其中p,q,r,l,m∈R则∑∞k=mdn,kf^k=(p rl)n-m(n-m)!.证明略.
  故由定理1知:
  ∑∞k=mdn,kf^k=∑∞k=m(p qk)n-k(n-k)!rl-qmrl-qk(rl-qk)k-m(k-m)!.
  当m=0得公式(2)当m=1,r=0,p=n 1,q=-1,l∈R时,有
  ∑∞k=1n-1
  n-kkk-2(n-k 1)n-k=(n 1)n-1.
  (6)
  又∵n-1
  n-k=knn
  k带入(6)得∑∞k=1n
  kkk-1(n-k 1)n-k=n(n 1)n-1.
  (7)
  定理4 设D=((1 αt)p,(1 αt)q)是一个Riordan矩阵,f(t)=(1 αt)r,其中p,q,r∈R,则∑∞k=0dn,kf^k=rr-qk∑∞k=0p qk
  n-kr-qk
  k=p r
  n,证明略.
  其中rr-qk∑∞k=0p qk
  n-kr-qk
  k=p r
  n 即为Gould恒等式
  定理5 设D=((1 αt)p,(1 βt)q)是一个Riordan矩阵,f(t)=(1 αt)r,其中p,q,r∈R,则
  ∑∞k=0dn,kf^k=rk∑∞k=0∑k-1l=0∑n-kt=0q-k
  n-k-tp
  tr-1
  k-1-l-qk
  lβl
  =p r
  nαl.
  证明略.特别地当α=β 时即得定理4.
  定理6 设D=((1 αt)p,(1 βt)q)是一个Riordan矩阵,f(t)=(1 βt)s(1 αt)r其中p,q,r,s∈R,则
  ∑∞k=0dn,kf^k=rk∑∞k=0∑k-1l=0∑n-kt=0q-k
  n-k-tp
  tr-1
  k-1-l
  -qk
  lβl=p r
  nαl,证明略.
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