多变元Zeilberger算法及其应用
批准号:
12101449
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
汪荣华
依托单位:
学科分类:
组合数学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
汪荣华
中文摘要
Zeilberger算法是组合恒等式机器证明理论的核心算法,也是解决组合数学、数论和数学物理等领域涉及复杂求和问题的重要计算工具。该算法是针对超几何项的单求和问题设计,为了有效处理数学中广泛存在的各类多重求和问题,迫切需要发展多变元的相关理论与算法。围绕该课题,本项目的主要研究内容如下:.(1)通过Nicole定理的引入与推广,将多变元有理函数的Zeilberger算法用于涉及非完整函数与调和数的多重求和恒等式的证明。.(2)综合运用近期发展的离散留数和轨道分解等工具,解决多变元超几何项的可求和性问题并设计可以构造极小邻差算子的多变元超几何项Zeilberger算法。.(3)基于多项式约化后函数的可求和性,将多变元Zeilberger算法用于涉及多重求和同余式的自动证明。.本项目的顺利实施将进一步丰富组合恒等式机器证明的理论、算法及应用。
英文摘要
Zeilberger's algorithm is a key algorithm in the theory of mechanical proofs of combinatorial identities, which has become a powerful algorithmic tool in dealing with complicated summations from combinatorics, number theory and mathematical physics. Nevertheless, Zeilberger's original algorithm was designed for simple sums of hypergeometric terms. In order to deal with multiple summations automatically, it is natural to extend the algorithm to the multivariate case. For this purpose, this project mainly focuses on the following three topics:.(1) Application of the multivariate rational Zeilberger's algorithm to the proofs of identities involving non-holonomic functions and harmonic numbers with the assistance of Nicole's theorem..(2) Extending Zeilberger's algorithm to the multivariate hypergeometric case, namely, solving the summability problem and designing an algorithm to construct minimal telescopers, with the newly developed discrete residue and orbit decomposition theory..(3) Mechanical proofs of congruence identities utilizing the multivariate Zeilberger's algorithm and polynomial reduction..This project will further enrich the theory, algorithms and applications of mechanical proofs of combinatorial identities.
Zeilberger算法诞生于上世纪90年代,是实现组合恒等式机器证明的核心算法,现已成为解决组合数学和数论等领域中许多问题的重要工具。与该算法相关的两个基本问题是邻差算子的存在性判定和构造算法的实现,前者的解决将保证算法的终止性,而构造算法的效率则决定了其应用范围。对于双变元超几何项,上述问题已完美解决,从而实现了涉及单重求和恒等式的自动证明与发现。如何将Zeilberger算法推广至多变元情形,以机械化处理多重求和问题,是组合数学中重要且具有挑战性的问题,这也是本项目的研究重点。本项目的具体研究内容如下:(1)利用近年来发展的离散留数和Abramov约化等工具来设计多变元超几何项的Zeilberger算法;(2)将所得算法用于涉及多重求和恒等式的机器证明,并与算子代数等工具结合以扩大适用范围;(3)将WZ理论与约化算法结合,以实现涉及各类组合序列同余式的自动证明与发现。
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