For बहुपदों का एक अलग परिवार Bn(x) जिसे कभी-कभी बेल बहुपद कहा जाता है, see टचर्ड बहुपद.
साहचर्य गणित में, एरिक टेम्पल बेल के सम्मान में नामित बेल बहुपद का उपयोग सेट विभाजन के अध्ययन में किया जाता है। वे स्टर्लिंग नंबर और बेल नंबर से संबंधित हैं। वे कई अनुप्रयोगों में भी होते हैं, जैसे कि फा डि ब्रूनो के सूत्र में।
आंशिक या अपूर्ण घातीय बेल बहुपद बहुपदों की एक त्रिकोणीय सरणी द्वारा दिए गए हैं
जहां गैर-ऋणात्मक पूर्णांकों के सभी अनुक्रम j1, j2, j3, ..., jn−k+1 पर योग लिया जाता है, जैसे कि ये दो शर्तें पूरी होती हैं:
:
योग
nवां पूर्ण चरघातांकी बेल बहुपद कहलाता है।
साधारण बेल बहुपद
इसी प्रकार, आंशिक साधारण बेल बहुपद द्वारा परिभाषित किया गया है
जहां योग गैर-ऋणात्मक पूर्णांकों के सभी अनुक्रम j1, j2, j3, ..., jn−k+1 पर चलता है जैसे कि
साधारण बेल बहुपदों को घातीय बेल बहुपदों के रूप में व्यक्त किया जा सकता है:
सामान्य तौर पर, बेल बहुपद घातीय बेल बहुपद को संदर्भित करता है, जब तक कि अन्यथा स्पष्ट रूप से न कहा गया हो।
संयुक्त अर्थ
घातीय बेल बहुपद एक सेट को विभाजित करने के विधियों से संबंधित जानकारी को कूटबद्ध करता है। उदाहरण के लिए, यदि हम एक सेट {A, B, C} पर विचार करते हैं, तो इसे दो गैर-खाली, गैर-अतिव्यापी उपसमुच्चय में विभाजित किया जा सकता है, जिसे 3 अलग-अलग विधियों से भागों या ब्लॉकों के रूप में भी जाना जाता है:
{{A}, {B, C}}
{{B}, {A, C}}
{{C}, {B, A}}
इस प्रकार, हम इन विभाजनों के बारे में जानकारी को एन्कोड कर सकते हैं
यहाँ, B3,2 की सदस्यताएँ हमें बताता है कि हम 3 तत्वों के साथ सेट के विभाजन को 2 ब्लॉकों में विभाजित करने पर विचार कर रहे हैं। प्रत्येक xi की सबस्क्रिप्ट किसी दिए गए विभाजन में i तत्वों (या आकार i के ब्लॉक) के साथ ब्लॉक की उपस्थिति को दर्शता है। तो यहाँ, x2 दो तत्वों के साथ एक ब्लॉक की उपस्थिति को दर्शता करता है। इसी प्रकार, x1 एकल तत्व वाले ब्लॉक की उपस्थिति को दर्शता है। x का प्रतिपादकij दर्शता है कि एकल विभाजन में आकार i के ऐसे j ब्लॉक हैं। यहाँ, चूँकि दोनों x1 और x2 प्रतिपादक 1 है, यह दर्शता करता है कि दिए गए विभाजन में केवल एक ऐसा ब्लॉक है। एकपद का गुणांक दर्शता करता है कि ऐसे कितने विभाजन हैं। हमारे स्थितियों के लिए, 3 तत्वों के साथ 2 ब्लॉकों में एक सेट के 3 विभाजन हैं, जहां प्रत्येक विभाजन में तत्वों को 1 और 2 के आकार के दो ब्लॉकों में विभाजित किया गया है।
चूँकि किसी भी समुच्चय को एक ही ब्लॉक में केवल एक तरीके से विभाजित किया जा सकता है, उपरोक्त व्याख्या का अर्थ होगा कि Bn,1 = xn. इसी प्रकार, चूंकि केवल एक ही विधि है कि n तत्वों वाले एक सेट को n सिंगलटन में विभाजित किया जाए, Bn,n = x1n.
अधिक जटिल उदाहरण के रूप में, विचार करें
यह हमें बताता है कि यदि 6 तत्वों के एक सेट को 2 ब्लॉकों में विभाजित किया जाता है, तो हमारे पास आकार 1 और 5 के ब्लॉक के साथ 6 विभाजन, आकार 4 और 2 के ब्लॉक वाले 15 विभाजन और 3 आकार के 2 ब्लॉक वाले 10 विभाजन हो सकते हैं।
एकपदी में सबस्क्रिप्ट का योग तत्वों की कुल संख्या के बराबर है। इस प्रकार, आंशिक बेल बहुपद में दिखाई देने वाले मोनोमियल्स की संख्या उन विधियों की संख्या के बराबर होती है, जिन्हें पूर्णांक n को k धनात्मक पूर्णांकों के योग के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। यह n के k भागों में पूर्णांक विभाजन के समान है। उदाहरण के लिए, उपरोक्त उदाहरणों में, पूर्णांक 3 को केवल 2+1 के रूप में दो भागों में विभाजित किया जा सकता है। इस प्रकार, B3,2 में केवल एक एकपदी है. चूंकि, पूर्णांक 6 को 5+1, 4+2 और 3+3 के रूप में दो भागों में विभाजित किया जा सकता है। इस प्रकार, B6,2 में तीन एकपदी हैं. वास्तव में, एक मोनोमियल में वेरिएबल्स के सबस्क्रिप्ट वही होते हैं जो पूर्णांक विभाजन द्वारा दिए गए होते हैं, जो विभिन्न ब्लॉकों के आकार को दर्शाते हैं। एक पूर्ण बेल बहुपद Bn में दिखाई देने वाले एकपदों की कुल संख्या इस प्रकार n के पूर्णांक विभाजनों की कुल संख्या के बराबर है।
साथ ही प्रत्येक मोनोमियल की डिग्री, जो मोनोमियल में प्रत्येक चर के घातांक का योग है, सेट में विभाजित ब्लॉकों की संख्या के बराबर है। अर्थात j1 + j2 + ... = k। इस प्रकार, एक पूर्ण बेल बहुपद Bn दिया जाने पर, हम डिग्री k वाले उन सभी एकपदों को एकत्रित करके आंशिक बेल बहुपद Bn,k को अलग कर सकते हैं।
अंत में, यदि हम ब्लॉक के आकार की उपेक्षा करते हैं और सभी xi = x डालते हैं, तो आंशिक बेल बहुपद Bn,k के गुणांकों का योग n तत्वों वाले एक सेट को k ब्लॉकों में विभाजित करने के विधियों की कुल संख्या देगा, जो दूसरी प्रकार की स्टर्लिंग संख्याओं के समान है। साथ ही, पूर्ण बेल बहुपद Bn के सभी गुणांकों का योग हमें n तत्वों के साथ एक सेट को गैर-अतिव्यापी उपसमुच्चय में विभाजित करने के विधियों की कुल संख्या देगा, जो बेल संख्या के समान है।
सामान्य तौर पर, यदि पूर्णांक n एक पूर्णांक विभाजन है जिसमें एक योग है जिसमें 1 j1 बार प्रकट होता है, 2 j2 बार प्रकट होता है, और इसी प्रकार, फिर आकार n के एक सेट के विभाजन की संख्या जो पूर्णांक n के उस विभाजन के लिए ढह जाती है जब सेट के सदस्य अप्रभेद्य हो जाते हैं, बहुपद में संबंधित गुणांक होता है।
उदाहरण
उदाहरण के लिए, हमारे पास है
क्योंकि 6 तत्वों के सेट को 2 ब्लॉक के रूप में विभाजित करने के तरीके हैं
6 के सेट को 5 + 1 के रूप में विभाजित करने के 6 तरीके,
6 के सेट को 4 + 2 के रूप में विभाजित करने के 15 तरीके, और
6 के सेट को 3 + 3 के रूप में विभाजित करने के 10 तरीके।
इसी प्रकार,
क्योंकि 6 तत्वों के सेट को 3 ब्लॉक के रूप में विभाजित करने के तरीके हैं
6 के सेट को 4+1+1 के रूप में विभाजित करने के 15 तरीके,
60 6 के सेट को 3+2+1 के रूप में विभाजित करने के तरीके, और
6 के सेट को 2+2+2 के रूप में विभाजित करने के 15 तरीके।
गुण
जनरेटिंग फंक्शन
घातीय आंशिक बेल बहुपदों को इसके जनरेटिंग फ़ंक्शन के दोहरे श्रृंखला विस्तार द्वारा परिभाषित किया जा सकता है:
दूसरे शब्दों में, k-th शक्ति के श्रृंखला विस्तार द्वारा समान मात्रा में क्या है:
पूर्ण घातीय बेल बहुपद द्वारा परिभाषित किया गया है , या दूसरे शब्दों में:
इस प्रकार, n-वाँ पूर्ण बेल बहुपद दिया जाता है
इसी प्रकार, साधारण आंशिक बेल बहुपद को जनरेटिंग फ़ंक्शन द्वारा परिभाषित किया जा सकता है
या, समतुल्य, k-वें शक्ति के श्रृंखला विस्तार द्वारा:
यह भी देखें जनरेटिंग फंक्शन ट्रांसफॉर्मेशन#पॉवर ऑफ़ ओजीएफ एंड कंपोज़िशन विथ फंक्शन्स फॉर बेल पॉलीनॉमियल जनरेटिंग फंक्शन एक्सपेंशन ऑफ़ कंपोज़िशन ऑफ़ सीक्वेंस उत्पन्न करने वाले कार्य एंड एक्सपोनेंटिएशन, लॉगरिथम्स, एंड [[घातांक प्रकार्य]] ऑफ़ ए सीक्वेंस जनरेटिंग फंक्शन। इनमें से प्रत्येक सूत्र को कॉमेट के संबंधित अनुभागों में उद्धृत किया गया है।[1]
औपचारिक शक्ति श्रृंखला में दो कार्य एफ और जी को व्यक्त किया जाना चाहिए
ऐसा है कि g, g(f(w)) = w या f(g(z)) = z द्वारा परिभाषित f का संयोजनात्मक व्युत्क्रम है। यदि एफ0 = 0 और एफ1 ≠ 0, तो व्युत्क्रम के गुणांकों का एक स्पष्ट रूप बेल बहुपदों के रूप में दिया जा सकता है[6]
साथ और बढ़ती फैक्टोरियल है, और
लाप्लास-प्रकार के इंटीग्रल का स्पर्शोन्मुख विस्तार
फॉर्म के इंटीग्रल पर विचार करें
जहां (ए, B) एक वास्तविक (परिमित या अनंत) अंतराल है, λ एक बड़ा सकारात्मक पैरामीटर है और कार्य एफ और जी निरंतर हैं। मान लीजिए f का [a,b] में एक न्यूनतम है जो x = a पर होता है। मान लें कि x → a के रूप में+,
α > 0, Re(β) > 0 के साथ; और यह कि f के विस्तार को शब्दवार विभेदित किया जा सकता है। फिर, लाप्लास-एर्डेली प्रमेय में कहा गया है कि इंटीग्रल I(λ) का स्पर्शोन्मुख विस्तार इसके द्वारा दिया गया है
जहां गुणांक सीna के रूप में अभिव्यक्त होते हैंnऔर Bnआंशिक साधारण बेल बहुपदों का उपयोग करते हुए, जैसा कि कैंपबेल-फ्रोमन-वॉल्स-वोज्डाइलो सूत्र द्वारा दिया गया है:
प्राथमिक सममित बहुपद और घात योग सममित बहुपद बेल बहुपदों का उपयोग करके एक दूसरे से संबंधित हो सकते हैं:
ये सूत्र किसी को अपने शून्य के बेल बहुपदों के संदर्भ में मोनिक बहुपदों के गुणांकों को व्यक्त करने की अनुमति देते हैं। उदाहरण के लिए, केली-हैमिल्टन प्रमेय के साथ वे अपनी शक्तियों के निशान के संदर्भ में एक n × n वर्ग मैट्रिक्स A के निर्धारक की अभिव्यक्ति की ओर ले जाते हैं:
सममित समूह का चक्र सूचकांक पूर्ण बेल बहुपदों के संदर्भ में निम्नानुसार व्यक्त किया जा सकता है:
क्षण और संचयी
योग
संभाव्यता बंटन का nवां कच्चा क्षण (गणित) है जिसके पहले n संचयी κ हैं1, ..., कn. दूसरे शब्दों में, nवाँ क्षण nवाँ पूर्ण बेल बहुपद है जिसका मूल्यांकन पहले n संचयी पर किया जाता है। इसी प्रकार, nवें संचयी को क्षणों के रूप में दिया जा सकता है
हर्मिट बहुपदों को बेल बहुपदों के रूप में व्यक्त किया जा सकता है
जहां xi = 0 सबके लिए i > 2; इस प्रकार हर्मिट बहुपदों के गुणांकों की एक संयुक्त व्याख्या की अनुमति देता है। इसे हर्मिट बहुपदों के जनक फलन की तुलना करके देखा जा सकता है
बेल बहुपदों के साथ।
द्विपद प्रकार के बहुपद अनुक्रमों का प्रतिनिधित्व
किसी भी क्रम के लिए ए1, ए2, …, एn अदिश राशि, चलो
तब यह बहुपद अनुक्रम द्विपद प्रकार का होता है, अर्थात यह द्विपद सर्वसमिका को संतुष्ट करता है
उदाहरण: ए के लिए1 = … = एn = 1, बहुपद Touchard बहुपदों का प्रतिनिधित्व करते हैं।
अधिक सामान्यतः, हमारे पास यह परिणाम है:
प्रमेय: द्विपद प्रकार के सभी बहुपद अनुक्रम इस रूप के होते हैं।
यदि हम एक औपचारिक शक्ति श्रृंखला को परिभाषित करते हैं
Kruchinin, V. V. (2011). "Derivation of Bell Polynomials of the Second Kind". arXiv:1104.5065 [math.CO].
Noschese, S.; Ricci, P. E. (2003). "Differentiation of Multivariable Composite Functions and Bell Polynomials". Journal of Computational Analysis and Applications. 5 (3): 333–340. doi:10.1023/A:1023227705558. S2CID118361207.
Voinov, V. G.; Nikulin, M. S. (1994). "On power series, Bell polynomials, Hardy–Ramanujan–Rademacher problem and its statistical applications". Kybernetika. 30 (3): 343–358. ISSN0023-5954.