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关于和式 $\sum_{k=0}^{n} k! {n\choose k}^2 (-1)^{k}$ 的显式估计

数论 2024-08-20 v3

摘要

我们致力于对二项式和 Qn(x)=k=0nk!(nk)2(x)kQ_n(x)=\sum_{k=0}^{n} k! {n\choose k}^2 (-x)^{k}x=1x=1 处(n=0,1,2,n=0,1,2,\ldots)给出显式估计。除其自身意义外,多项式 Qn(x)Q_n(x) 作为欧拉阶乘级数 E(x)=k=0k!xkE(x) = \sum_{k=0}^{\infty} k! x^k 的 Pad\'e 恒等式中的分母,以及其与经典 Laguerre 多项式 Ln(x)=1n!ex(ddx)n(exxn)L_n(x) = \frac{1}{n!} e^x \left(\frac{d}{dx}\right)^n (e^{-x}x^n) 的密切联系而显得重要。我们的主要结果是如下显式界:对所有 n=0,1,2,n=0,1,2,\ldotsLn(1)eπcos(2nπ4)n1/4+1748eπsin(2nπ4)n3/4<0.51n\left|L_n(1)-\sqrt{\frac{e}{\pi}}\cdot \frac{\cos (2\sqrt{n}-\frac{\pi}{4})}{n^{1/4}} +\frac{17}{48}\sqrt{\frac{e}{\pi}}\frac{\sin(2\sqrt{n}-\frac{\pi}{4})}{n^{3/4}}\right|<\frac{0.51}{n},该界取代了 Fej\'er 于 1909 年的渐近公式。作为推论,人们也得到 Qn(1)n!|Q_{n}(1)| \le n! 的新证明,甚至更多。

关键词

引用

@article{arxiv.2310.11468,
  title  = {Explicit estimates for the sum $\sum_{k=0}^{n} k! {n\choose k}^2 (-1)^{k}$},
  author = {Anne-Maria Ernvall-Hytönen and Tapani Matala-aho},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2310.11468},
  year   = {2024}
}