المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
مدى الرؤية Visibility
2024-11-28
Stratification
2024-11-28
استخدامات الطاقة الشمسية Uses of Solar Radiation
2024-11-28
Integration of phonology and morphology
2024-11-28
تاريخ التنبؤ الجوي
2024-11-28
كمية الطاقة الشمسية الواصلة للأرض Solar Constant
2024-11-28

Partition of Unity
10-7-2021
العوامل التي يتوقف عليها فعل التجوية – المناخ - المناخات الرطبة المدارية
8/9/2022
Morphophonological processes
2024-03-02
شروط الكمال للدعاء
24-5-2021
حشيشة الرودس
29-11-2016
معنى كلمة حلم‌
10-12-2015

Bernoulli Polynomial  
  
1713   05:01 مساءً   date: 15-9-2019
Author : Abramowitz, M. and Stegun, I. A.
Book or Source : "Bernoulli and Euler Polynomials and the Euler-Maclaurin Formula." §23.1 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and...
Page and Part : ...


Read More
Date: 6-8-2019 1829
Date: 15-6-2019 2819
Date: 16-8-2018 1580

Bernoulli Polynomial

BernoulliPolynomials

There are two definitions of Bernoulli polynomials in use. The nth Bernoulli polynomial is denoted here by B_n(x) (Abramowitz and Stegun 1972), and the archaic form of the Bernoulli polynomial by B_n^*(x) (or sometimes phi_n(x)). When evaluated at zero, these definitions correspond to the Bernoulli numbers,

B_n = B_n(0)

(1)

B_n^* = B_n^*(0).

(2)

The Bernoulli polynomials are an Appell sequence with

 g(t)=(e^t-1)/t

(3)

(Roman 1984, p. 31), giving the generating function

 (te^(tx))/(e^t-1)=sum_(n=0)^inftyB_n(x)(t^n)/(n!)

(4)

(Abramowitz and Stegun 1972, p. 804), first obtained by Euler (1738). The first few Bernoulli polynomials are

B_0(x) = 1

(5)

B_1(x) = x-1/2

(6)

B_2(x) = x^2-x+1/6

(7)

B_3(x) = x^3-3/2x^2+1/2x

(8)

B_4(x) = x^4-2x^3+x^2-1/(30)

(9)

B_5(x) = x^5-5/2x^4+5/3x^3-1/6x

(10)

B_6(x) = x^6-3x^5+5/2x^4-1/2x^2+1/(42).

(11)

Whittaker and Watson (1990, p. 126) define an older type of "Bernoulli polynomial" by writing

 t(e^(zt)-1)/(e^t-1)=sum_(n=1)^infty(phi_n(z)t^n)/(n!)

(12)

instead of (12). This gives the polynomials

 phi_n(x)=B_n(x)-B_n,

(13)

where B_n is a Bernoulli number, the first few of which are

phi_1(x) = x

(14)

phi_2(x) = x^2-x

(15)

phi_3(x) = x^3-3/2x^2+1/2x

(16)

phi_4(x) = x^4-2x^3+x^2

(17)

phi_5(x) = x^5-5/2x^4+5/3x^3-1/6x.

(18)

The Bernoulli polynomials also satisfy

 B_n(1)=(-1)^nB_n(0)

(19)

and

 B_n(1-x)=(-1)^nB_n(x)

(20)

(Lehmer 1988). For n!=1,

 B_n(1)=B_n,

(21)

so

 B_n(1)=B_n=0

(22)

for odd n>1.

They also satisfy the relation

 B_n(x+1)-B_n(x)=nx^(n-1)

(23)

(Whittaker and Watson 1990, p. 127).

For rational values of xB_n(x) can be expressed for positive integers n in terms of Bernoulli and Euler numbers, for example

B_n(1) = (-1)^nB_n

(24)

B_n(1/2) = (2^(1-n)-1)B_n

(25)

B_n(1/4) = -2^(-n)(1-2^(1-n))B_n-4^(-n)nE_(n-1)

(26)

B_(2n)(1/3) = -1/2(1-3^(1-2n))B_(2n)

(27)

B_(2n)(1/6) = 1/2(1-2^(1-2n))(1-3^(1-2n))B_(2n).

(28)

Bernoulli (1713) defined the polynomials in terms of sums of the powers of consecutive integers,

 sum_(k=0)^(m-1)k^(n-1)=1/n[B_n(m)-B_n(0)].

(29)

The Bernoulli polynomials satisfy the recurrence relation

 (dB_n)/(dx)=nB_(n-1)(x)

(30)

(Appell 1882), and obey the identity

 B_n(x)=(B+x)^n,

(31)

where B^k is interpreted as the Bernoulli number B_k=B_k(0). Another related identity is

 B_n=(B-x)^n,

(32)

where B^k is interpreted as the Bernoulli polynomial B_k(x).

Hurwitz gave the Fourier series

(33)

for 0<x<1, where the prime in the summation indicates that the term k=0 is omitted. Performing the sum gives

(34)

where Li_n(x) is the polylogarithm function. Raabe (1851) found

(35)

A sum identity involving the Bernoulli polynomials is

(36)

for m an integer. A sum identity due to S. M. Ruiz is

(37)

where (n; k) is a binomial coefficient. The Bernoulli polynomials are also given by the formula

(38)

where S(n,m) is a Stirling number of the second kind and (x)_k is a falling factorial (Roman 1984, p. 94). A general identity is given by

(39)

which simplifies to

(40)

(Roman 1984, p. 97). Gosper gave the identity

(41)

A generalization B_n^((alpha))(x) of the Bernoulli polynomials with an additional free parameter can be defined such that B_n(x)=B_n^((1))(x) (Roman 1984, p. 93). These polynomials have the generating function

 e^(zt)(t/(e^t-1))^alpha=sum_(n=0)^inftyB_n^((alpha))(z)(t^n)/(n!),

(42)

and are implemented in the Wolfram Language as NorlundB[nalphaz].



REFERENCES:

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). "Bernoulli and Euler Polynomials and the Euler-Maclaurin Formula." §23.1 in Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, pp. 804-806, 1972.

Appell, P. E. "Sur une classe de polynomes." Annales d'École Normal Superieur, Ser. 2 9, 119-144, 1882.

Arfken, G. Mathematical Methods for Physicists, 3rd ed. Orlando, FL: Academic Press, p. 330, 1985.

Bernoulli, J. Ars conjectandi. Basel, Switzerland, p. 97, 1713. Published posthumously.

Euler, L. "Methodus generalis summandi progressiones." Comment. Acad. Sci. Petropol. 6, 68-97, 1738.

Lehmer, D. H. "A New Approach to Bernoulli Polynomials." Amer. Math. Monthly. 95, 905-911, 1988.

Lucas, E. Ch. 14 in Théorie des Nombres. Paris, 1891.

Prudnikov, A. P.; Marichev, O. I.; and Brychkov, Yu. A. "The Generalized Zeta Function zeta(s,x), Bernoulli Polynomials B_n(x), Euler Polynomials E_n(x), and Polylogarithms Li_nu(x)." §1.2 in Integrals and Series, Vol. 3: More Special Functions. Newark, NJ: Gordon and Breach, pp. 23-24, 1990.

Raabe, J. L. "Zurückführung einiger Summen und bestimmten Integrale auf die Jakob Bernoullische Function." J. reine angew. Math. 42, 348-376, 1851.

Roman, S. "The Bernoulli Polynomials." §4.2.2 in The Umbral Calculus. New York: Academic Press, pp. 93-100, 1984.

Spanier, J. and Oldham, K. B. "The Bernoulli Polynomial B_n(x)." Ch. 19 in An Atlas of Functions. Washington, DC: Hemisphere, pp. 167-173, 1987.

Whittaker, E. T. and Watson, G. N. A Course in Modern Analysis, 4th ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, 1990.

 




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.