Los polinomios de Bernoulli también están dados por
donde es la diferenciación con respecto a x y la fracción se desarrolla como una serie de potencias formales . De ello se deduce que
cf. § Integrales a continuación. Por la misma razón, los polinomios de Euler están dados por
Representación mediante un operador integral
Los polinomios de Bernoulli son también los únicos polinomios determinados por
La transformada integral
de polinomios f , simplemente equivale a
Esto se puede utilizar para producir las fórmulas de inversión siguientes.
Recurrencia integral
En [1] [2] se deduce y prueba que los polinomios de Bernoulli se pueden obtener mediante la siguiente recurrencia integral
Otra fórmula explícita
Una fórmula explícita para los polinomios de Bernoulli está dada por
Esto es similar a la expresión en serie para la función zeta de Hurwitz en el plano complejo. De hecho, existe la relación
donde es la función zeta de Hurwitz . Esta última generaliza los polinomios de Bernoulli, permitiendo valores no enteros de n .
Esta fórmula puede derivarse de una identidad que aparece arriba, como sigue. Puesto que el operador de diferencia hacia delante Δ es igual
a donde D es la diferenciación con respecto a x , tenemos, a partir de la serie de Mercator ,
Mientras esto funcione en un polinomio de grado m como uno en el que se pueda dejar que n vaya desde 0 hasta m solamente .
Una representación integral de los polinomios de Bernoulli está dada por la integral de Nörlund-Rice , que se desprende de la expresión como una diferencia finita.
Una fórmula explícita para los polinomios de Euler está dada por
Lo anterior se sigue análogamente, utilizando el hecho de que
Sumas depaglos poderes
Usando la representación integral anterior o la identidad , tenemos
(asumiendo 0 0 = 1).
Expresiones explícitas para grados bajos
Los primeros polinomios de Bernoulli son:
Los primeros polinomios de Euler son:
Máximo y mínimo
A mayor n, la cantidad de variación entre y se hace grande. Por ejemplo, pero Lehmer (1940) [3] demostró que el valor máximo ( M n ) de entre 0 y 1 obedece
a menos que n sea 2 módulo 4 , en cuyo caso
(donde es la función zeta de Riemann ), mientras que el mínimo ( m n ) obedece
a menos que n = 0 módulo 4 , en cuyo caso
Estos límites están bastante cerca del máximo y del mínimo reales, y Lehmer también ofrece límites más precisos.
Zhi-Wei Sun y Hao Pan [4] establecieron la siguiente relación de simetría sorprendente: Si r + s + t = n y x + y + z = 1 , entonces
donde
Serie de Fourier
La serie de Fourier de los polinomios de Bernoulli es también una serie de Dirichlet , dada por la expansión
Nótese el simple límite grande de n para funciones trigonométricas adecuadamente escaladas.
Esta expansión es válida sólo para 0 ≤ x ≤ 1 cuando n ≥ 2 y es válida para 0 < x < 1 cuando n = 1 .
También se puede calcular la serie de Fourier de los polinomios de Euler. Definiendo las funciones
para , el polinomio de Euler tiene la serie de Fourier
Nótese que y son pares e impares, respectivamente:
Estrictamente, estas funciones no son polinomios en absoluto y deberían denominarse más apropiadamente funciones periódicas de Bernoulli, y P 0 ( x ) ni siquiera es una función, ya que es la derivada de un diente de sierra y, por lo tanto, de un peine de Dirac .
Las siguientes propiedades son de interés y válidas para todos :
^ Hurtado Benavides, Miguel Ángel. (2020). De las sumas de potencias a las sucesiones de Appell y su caracterización a través de funcionales. [Tesis de maestría]. Universidad Sergio Arboleda. https://repositorio.usergioarboleda.edu.co/handle/11232/174
^ Sergio A. Carrillo; Miguel Hurtado. Sucesiones de Appell y Sheffer: sobre sus caracterizaciones a través de funcionales y ejemplos. Comptes Rendus. Mathématique, Tomo 359 (2021) núm. 2, pp. 205-217. doi : 10.5802/crmath.172. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mathematique/articles/10.5802/crmath.172/
^ Lehmer, DH (1940). "Sobre los máximos y mínimos de los polinomios de Bernoulli". American Mathematical Monthly . 47 (8): 533–538. doi :10.1080/00029890.1940.11991015.
^ Zhi-Wei Sun; Hao Pan (2006). "Identidades relativas a los polinomios de Bernoulli y Euler". Acta Aritmética . 125 (1): 21–39. arXiv : matemáticas/0409035 . Código Bib : 2006AcAri.125...21S. doi :10.4064/aa125-1-3. S2CID 10841415.
^ Takashi Agoh y Karl Dilcher (2011). "Integrales de productos de polinomios de Bernoulli". Revista de análisis matemático y aplicaciones . 381 : 10–16. doi : 10.1016/j.jmaa.2011.03.061 .
^ Elaissaoui, Lahoucine y Guennoun, Zine El Abidine (2017). "Evaluación de integrales log-tangentes mediante series que involucran ζ(2n+1)". Transformadas integrales y funciones especiales . 28 (6): 460–475. arXiv : 1611.01274 . doi :10.1080/10652469.2017.1312366. S2CID 119132354.
Milton Abramowitz e Irene A. Stegun, eds. Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables ( Manual de funciones matemáticas con fórmulas, gráficos y tablas matemáticas ), (1972), Dover, Nueva York. (Véase el capítulo 23)
Apostol, Tom M. (1976), Introducción a la teoría analítica de números , Textos de pregrado en matemáticas, Nueva York-Heidelberg: Springer-Verlag, ISBN 978-0-387-90163-3, MR 0434929, Zbl 0335.10001 (Véase el capítulo 12.11)
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Enlaces externos
Una lista de identidades integrales que involucran polinomios de Bernoulli del NIST