西尔维斯特数列

✍ dations ◷ 2025-08-02 14:33:21 #整数数列

西尔维斯特数列的定义为 s n = 1 + i = 0 n 1 s i {\displaystyle s_{n}=1+\prod _{i=0}^{n-1}s_{i}} 。当n=0,由于空积(一个空集内所有元素的积)是1,所以 s 0 = 2 {\displaystyle s_{0}=2} ,之后是3, 7, 43, 1807, 3263443, 10650056950807, 113423713055421844361000443...(OEIS:A000058)

这亦可以用递归定义: s i = s i 1 ( s i 1 1 ) + 1 , s 0 = 2 {\displaystyle s_{i}=s_{i-1}(s_{i-1}-1)+1,s_{0}=2}

以数学归纳法可证明 i = 0 j 1 1 s i = s j 2 s j 1 {\displaystyle \sum _{i=0}^{j-1}{\frac {1}{s_{i}}}={\frac {s_{j}-2}{s_{j}-1}}}

“求k个埃及分数,使它们之和最接近1而又小于1。”答案就是这数列中首k个数的倒数之和。因此,西尔维斯特数列又可以贪婪算法来定义:每步选取的一个分母,使得对应的埃及分数再加上之前的和最接近1而又少于1。

西尔维斯特数列可以表示为 s n = E 2 n + 1 + 1 2 {\displaystyle s_{n}=\left\lfloor E^{2^{n+1}}+{\frac {1}{2}}\right\rfloor } ,其中E约为1.264。这和费马数很相似。

这数列以詹姆斯·约瑟夫·西尔维斯特命名。

若有数列 a n a n 1 2 a n 1 + 1 {\displaystyle a_{n}\geq a_{n-1}^{2}-a_{n-1}+1} lim k i = 0 k 1 a i Q {\displaystyle \lim _{k\to \infty }\sum _{i=0}^{k}{\frac {1}{a_{i}}}\in \mathbb {Q} } ,则必存在 N {\displaystyle N} 使得对于 i > N {\displaystyle i>N} a n = a n 1 2 a n 1 + 1 {\displaystyle a_{n}=a_{n-1}^{2}-a_{n-1}+1}

保罗·艾狄胥猜想上面的不等式可以改为更弱的条件 lim n a n a n 1 2 = 1 {\displaystyle \lim _{n\to \infty }{\frac {a_{n}}{a_{n-1}^{2}}}=1}

显然两个相异的西尔维斯特数必定互质。在首三百万个质数只有1166个是西尔维斯特数列的因数。现时所知的西尔维斯特数中,都是无平方数因数的数,但未有证明所有西尔维斯特数都是。西尔维斯特数的质因数在质数集的密度为0。

编译自en:Sylvester's sequence

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