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包含Bernoulli 多项式的正整数的m 次方部分之和

2020-12-21朱萍萍洪海燕

通化师范学院学报 2020年12期
关键词:次方二项式正整数

朱萍萍,洪海燕

1993年,罗马尼亚数学家F.SMARANDACHE在其论著中提出了一些新的函数,并且列举了100 多个未曾解决的问题及猜想,众多学者都对其中的很多问题进行了深入细致的研究,并获得了一定的成果[1-3].

对于任意大于1 的正整数m,n,设fm(n)是不小于n的最小m次方部分,例如f3(1)= 1,f3(2)= 8,f3(3)= 8,f3(4)= 8,f3(5)= 8,f3(6)=8,f3(7)= 8,f3(8)= 8.

设Sm(n)是不小于n的所有正整数的m次方 部 分 之 和,即文献[4]利用初等方法研究了fm(n)的均值性质,并给出了fm(n)的渐近性公式;文献[5]利用解析法给出了fm(n)及除数函数的渐近性公式;文献[6]利用初等法和解析法研究了正整数的四次方数列求和问题,给出了S4(n)的计算公式,即但 是并没有给出Sm(n)的计算公式.文献[7]直接利用f3(n)的性质,给出了S3(n)的计算公式,即而当k= 2,n= 8 时,S3(8)= 11.6 不是整数,文献[7]所给的公式是错误的.

鉴于目前仍未有学者研究Sm(n)的一般性公式及渐近性,本文根据Bernoulli 多项式与连续正整数的齐次和的关系式,推导出了Sm(n)的一般性计算公式及其渐近性,得到相应结论.

1 主要结果

由定义可知Sm(n)= (1m- 0m)1m+ (2m-1m)2m+ 3m(3m- 2m) + …(n-km)nm,即

根据二项式定理[8]可知

对于正整数c和t,设

所以有

结合(3)式,可得

由其 中Bt+1与Bt+1(c+ 1) 分 别 是 第t+ 1个Bernoulli 数和Bernoulli 多项式,因而

由式(5)及式(6)式可得定理1.

证 明 由当n→∞时,有k→∞,且(k- 1)m<n≤km,显然有

又由

可得

而当i=m- 1 时,

由定理1 及式(7)、式(8)、式(9)、式(10)可得推论1.

2 结语

对于连续正整数的m次方部分和的研究,笔者引入了正整数的齐次和与Bemoulli 多项式之间的关系式,再借助二项式定理展开式推导出Sm(n)的一般性计算公式,该方法可用于推导出Tm(n)的一般性计算公式及其渐进性(设Tm(n)是不大于n的所有正整数的m次方部分和),有兴趣的读者可以尝试.

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