关于Glaisher-Kinkelin常数A的类似常数B的渐近展开
The Asymptotic Expansion Related to the Similar Constant B of Glaisher-Kinkelin Constant A
DOI: 10.12677/AAM.2016.54075, PDF, HTML, XML,    国家自然科学基金支持
作者: 唐超敏*, 刘红梅, 史云霄, 石桂庆:大连民族大学理学院,辽宁 大连
关键词: Glaisher-Kinkelin常数A类似常数B渐近展开Glaisher-Kinkelin Constant A Similar Constant B Asymptotic Expansion
摘要: 在本文中,通过Bernoulli数和指数型完全Bell多项式,我们建立了关于Glaisher-Kinkelin常数A的类似常数B的渐近展开式。
Abstract: In this paper, by the Bernoulli numbers and the exponential complete Bell polynomials, we establish one general asymptotic expansion related to the similar constant B of Glaisher-Kinkelin constant A and the function .
文章引用:唐超敏, 刘红梅, 史云霄, 石桂庆. 关于Glaisher-Kinkelin常数A的类似常数B的渐近展开[J]. 应用数学进展, 2016, 5(4): 646-650. http://dx.doi.org/10.12677/AAM.2016.54075

1. 引言

Glaisher-Kinkelin常数被定义为:

,(1.1)

其中,为超阶乘函数。最近,根据Euler-Maclaurin公式,Chen [1] 给出了下列关于超阶乘函数和Glaisher-Kinkelin常数的渐近展开:

, (1.2)

其中,为Bernoulli数。

在式(1.2)的基础上,Wang and Liu [2] 对超阶乘函数和Glaisher-Kinkelin常数推导出以下一般渐近展开:

.(1.3)

最近,我们发现,Chen [1] 还建立了以下关于和常数的渐近展开:

(1.4)

其中,为Glaisher-Kinkelin常数的类似常数。

以上知识给了我们一个启发,我们希望通过Bernoulli数和指数型完全贝尔多项式去推导出关于Glaisher-Kinkelin常数的类似常数的渐近展开:

.(1.5)

为了得到这个渐近展开式,我们需要下列指数型完全Bell多项式的相关知识。指数型完全Bell多项式被定义为(见 [3] , Section 3.3):

. (1.6)

它的具体表达式为:

. (1.7)

另外,根据 [4] , p.36, Equation (44)和 [5] , Theorem 1可以知道多项式满足递归式:

. (1.8)

2. 定理及证明

2.1. 定理

为实数,,并定义,则我们有下列关于和常数的渐近展开:

其中,当时,;当时,

, (2.1)

在式(2.1.1)中,当时,;当时,.

2.2. 证明

,由(1.6)以及的定义,我们可以将式(1.4)改写为:

另外,将展开为关于的幂级数:

.

要证:,即要使下列等式成立:

.

当我们定义时,上式可以写成:

.

通过以上等式,我们得到一个唯一解,而且有如下递推关系:

其中,满足(1.8),定理得证。

通过指数型完全Bell多项式的定义(1.6)我们可以容易地计算出。下面我们列出的前几项:

.

取特殊值,我们可以得到一系列有关Glaisher-Kinkelin常数的类似常数的渐近展开。下面我们举出几个例子。

3. 例子

分别取1,2,3,当时,我们有:

.

基金项目

国家自然科学基金/Natural Science Foundation of China (11501081),省级大学生创新创业训练计划项目(项目编号:S201612026050),中央高校基本科研基金(DC201502050405)。

*通讯作者。

参考文献

[1] Chen, C.-P. (2012) Glaisher-Kinkelin Constant. Integral Transforms and Special Functions, 23, 785-792.
https:/doi.org/10.1080/10652469.2011.632501
[2] Wang, W.P. and Liu, H.M. (2016) Asymptotic Expansions Related to Hyperfactorial Function and Glaisher-Kinkelin Constant. Applied Mathematics and Computation, 283, 153-162.
https:/doi.org/10.1016/j.amc.2016.02.027
[3] Comtet, L. (1974) Advanced Combinatorics. D. Reidel Publishing Co., Dordrecht.
https:/doi.org/10.1007/978-94-010-2196-8
[4] Riordan, J. (2002) An Introduction to Combinatorial Analysis. Dover Publications, Inc., Mineola, NY. Reprint of the 1958 Original.
[5] Rota Bulo, S., Hancock, E.R., Aziz, F. and Pelillo, M. (2012) Efficient Computation of Ihara Coefficients Using the Bell Polynomial Recursion. Linear Algebra and Its Applications, 436, 1436-1441.
https:/doi.org/10.1016/j.laa.2011.08.017