自然数を与えたとき,整数値を返す関数(数列)を考察したい.有理数係数多項式関数についてと,多項式関数ではない場合をそれぞれ考える.考えるための道具としてマクローリン展開の離散版を導入する.なお,本稿では0∈Nとする.
xn―=x⋅(x−1)⋯(x−n+2)⋅(x−n+1)
x1―=xx2―=x(x−1)x3―=x(x−1)(x−2)
Δf(x)=f(x+1)−f(x)
Δx2―=(x+1)2―−x2―=(x+1)⋅x−x⋅(x−1)=2x=2x1―Δx3―=(x+1)3―−x3―=(x+1)⋅x⋅(x−1)−x⋅(x−1)⋅(x−2)=3x⋅(x−1)=3x2―
Δxn―=nxn−1―
Δxn―=(x+1)n―−xn―=(x+1)⋅x⋯(x−n+3)⋅(x−n+2)−x⋅(x−1)⋯(x−n+2)(x−n+1)=(x+1)⋅xn−1―−xn−1―⋅(x−n+1)={(x+1)−(x−n+1)}⋅xn−1―=nxn−1―
f(x)∈C[x]⇒f(x)=∑n=0degfΔnf(0)n!xn―
f(x)の次数に関する帰納法で示す.degf=0⇒f(x)=f(0)=Δ0f(0)0!x0―=∑n=0degfΔnf(0)n!xn―degf=kで成立すると仮定.f(x)∈C[x]がdegf=k+1を満たすとき, degΔf=kより,Δf(x)=∑n=0kΔnΔf(0)n!xn―=∑n=0kΔn+1f(0)n!⋅1n+1Δxn+1―=Δ∑n=0kΔn+1f(0)(n+1)!xn+1―=Δ∑n=1k+1Δnf(0)n!xn―よって,Δ(f(x)−∑n=1k+1Δnf(0)n!xn―)=0⇒f(x)−∑n=1k+1Δnf(0)n!xn―=const.⇒f(x)−∑n=1k+1Δnf(0)n!xn―=f(0)⇒f(x)=f(0)+∑n=1k+1Δnf(0)n!xn―=∑n=0k+1Δnf(0)n!xn―帰納法により示された.
{f(x)∈Q[x]|f(N)⊂Z}=∑n=0∞Zxn―n!
⊂ は定理より従う.任意のx,n∈Nに対して,xn―n!={0∈Z(x<n)(xn)∈Z(x≥n)よって,⊃も分かる.
f(x)∈Q[[x]],f(N)⊂Z⇒f(x)=∑n=0∞Δnf(0)n!xn― (x≥0)
2x=∑n=0∞1n!xn―2x/2cos(πx4)=∑n=0∞(−1)n(2n)!x2n―2x/2sin(πx4)=∑n=0∞(−1)n(2n+1)!x2n+1―
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