Numeri di Stirling
In matematica, i numeri di Stirling sono delle quantità che si incontrano in vari campi della combinatoria. Prendono il loro nome dal matematico James Stirling.
Prima specie modifica
I numeri di Stirling di prima specie (s minuscola) sono definiti come i coefficienti dello sviluppo polinomiale del fattoriale decrescente di x con n fattori:
I numeri di Stirling di prima specie senza segno sono definiti invece da
e rappresentano il numero di possibili permutazioni di n elementi in k cicli disgiunti.
Sono talvolta scritti con la notazione alternativa .
Tavola di valori modifica
n \ k | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
0 | 1 | |||||||||
1 | 0 | 1 | ||||||||
2 | 0 | −1 | 1 | |||||||
3 | 0 | 2 | −3 | 1 | ||||||
4 | 0 | −6 | 11 | −6 | 1 | |||||
5 | 0 | 24 | −50 | 35 | −10 | 1 | ||||
6 | 0 | −120 | 274 | −225 | 85 | −15 | 1 | |||
7 | 0 | 720 | −1764 | 1624 | −735 | 175 | −21 | 1 | ||
8 | 0 | −5040 | 13068 | −13132 | 6769 | −1960 | 322 | −28 | 1 | |
9 | 0 | 40320 | −109584 | 118124 | −67284 | 22449 | −4536 | 546 | −36 | 1 |
Formula esplicita modifica
Sorgente: André F. Labossière, 2006-03-27, A008275 ( OEIS - The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences )
Seconda specie modifica
I numeri di Stirling di seconda specie (S maiuscola) sono definiti come il numero di possibili k-partizioni (cioè partizioni fatte da k insiemi) di un insieme di cardinalità n. Valgono le relazioni:
e
dove Bn è l'n-esimo numero di Bell.
Inoltre, è possibile ricavare una formula esplicita per calcolare numeri di Stirling di seconda specie. Si può infatti osservare che il numero di funzioni suriettive da un insieme di cardinalità n ad uno di cardinalità k può essere individuato partizionando il dominio (di cardinalità n) in k blocchi e associando ad ognuno di questi blocchi uno dei k elementi del codominio (e ciò si può fare in k! modi). Così si ricava la formula:
Sono talvolta scritti in notazione alternativa come o . Come per la prima specie, l'idea di usare parentesi, in analogia con il coefficiente binomiale, è venuta per la prima volta a Jovan Karamata nel 1935 ed è stata supportata poi da Donald Knuth; è per questo nota come "notazione Karamata".
Tavola di valori modifica
n \ k | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
0 | 1 | |||||||||
1 | 0 | 1 | ||||||||
2 | 0 | 1 | 1 | |||||||
3 | 0 | 1 | 3 | 1 | ||||||
4 | 0 | 1 | 7 | 6 | 1 | |||||
5 | 0 | 1 | 15 | 25 | 10 | 1 | ||||
6 | 0 | 1 | 31 | 90 | 65 | 15 | 1 | |||
7 | 0 | 1 | 63 | 301 | 350 | 140 | 21 | 1 | ||
8 | 0 | 1 | 127 | 966 | 1701 | 1050 | 266 | 28 | 1 | |
9 | 0 | 1 | 255 | 3025 | 7770 | 6951 | 2646 | 462 | 36 | 1 |
Relazioni modifica
- I numeri di prima e seconda specie sono legati dalle relazioni
e
dove è il delta di Kronecker. Queste relazioni possono essere interpretate come segue: la matrice è l'inversa della matrice , e analogamente la matrice è l'inversa della matrice .
- Abramowitz e Stegun inoltre hanno dato le seguenti formule che legano tra loro i due tipi di numeri:
e
- .