Асимптотика последовательности чисел Белла
В. Е. Фирстов Саратовский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского
Аннотация:
Числа Белла
$B(s)$, как известно, определяют количество разбиений
$s$-элементного множества на классы и с увеличением
$s$ имеют экспоненциальный рост. Поэтому становится актуальным исследование асимптотики
$s >>1$ последовательности
$\{B(s)\}$ чисел Белла
$B(s)$, например, в связи с решением следующей комбинаторной задачи. Пусть имеется дискретное пространство элементарных событий, содержащее
$s$ точек с заданным законом распределения вероятностей
$p_1;…;p_s$,
$p_1+\ldots+p_s=1$. На конфигурациях разбиений следует определить такое разбиение, при котором достигается минимум информационной энтропии по К. Шеннону. С этой задачей сталкиваются при оптимизации блочного управления сложными кибернетическими системами самого разного назначения.
В представленной работе установлены некоторые асимптотические свойства последовательности чисел Белла
$\{B(s)\}$. Основной результат работы представляет соотношение: $\lim\limits_{s\to\infty}\dfrac{B(s)B(s+2)}{B^2(s+1)}=1$, где
$B(s)$;
$B(s+1)$;
$B(s+2)$ — числа Белла с номерами
$s$;
$s+1$;
$s+2$. Этот результат показывает, что асимптотически последовательность чисел Белла ведет себя как геометрическая прогрессия со знаменателем
$x*= B(s+1) / B(s)$. В рамках аддитивного представления чисел Белла с помощью чисел Стирлинга установлена асимптотика
$B(s) ~ St(s; n*) ~(n^*)^s/(n^*)! $, где
$n*= [x*]$. Таким образом, установлен новый класс последовательностей, топология которых характеризуется асимптотикой в виде геометрической прогрессии. Этот фактор используется для оптимизации управления системными объектами.
Ключевые слова:
числа Белла, производящая функция, метод перевала, числа Стирлинга, асимптотика последовательности.
УДК:
519.6 Поступила в редакцию: 09.02.2014