Definíció:
Pkül(n)={µ: az n szám partíciója, amelyben a részek különbözőek}. pkül(n)=|{µ: az n szám partíciója, amelyben a részek különbözőek}|.
Pptlan(n)= {µ: az n szám partíciója, amelyben a részek páratlanok}. pptlan(n)= |{µ: az n szám partíciója, amelyben a részek páratlanok}|.
Megjegyzés: A különböző tagokból álló partíciók vizsgálatát Philip Naudé egy Eulerhoz írt levele indította el. Erről írt egy (nagol nyelvű) cikket Ed Sandifer.
Tétel: ( Leonhard Euler) pptlan(n)=pkül(n).
I. bizonyítás:
pptlan(0)+pptlan(1)x+pptlan(2)x2+pptlan(3)x3+ pptlan(4)x4+pptlan(5)x5+pptlan(6)x6+...= (1+x +x2+x3+x4+x5+x6+x7+...) (1+x3+x6+x9+x12+x15+x18+x21+...) (1+x5+x10+x15+x20+x25+x30+x35+...) (1+x7+x14+x21+x28+x35+x42+x49+...)...
pkül(0)+pkül(1)x+pkül(2)x2+pkül(3)x3+ pkül(4)x4+pkül(5)x5+pkül(6)x6+...= (1+x)(1+x2)(1+x3)(1+x4)(1+x5)(1+x6)(1+x7)... =(1-x2)/(1-x) (1-x4)/(1-x2) (1-x6)/(1-x3) (1-x8)/(1-x4) (1-x10)/(1-x5) (1-x12)/(1-x6)... =1/(1-x) 1/(1-x3) 1/(1-x5) 1/(1-x7)... =pptlan(0)+pptlan(1)x+pptlan(2)x2+pptlan(3)x3+ pptlan(4)x4+pptlan(5)x5+pptlan(6)x6+...
II. bizonyítás:
Pptlan(n) és Pkül(n) között írunk le egy bijekciót.
f : Pptlan(n) -> Pkül(n) függvényt írunk le. Legyen µ egy Pptlan(n)-beli partíció. Ha µ a darab 1-es részt tartalmaz, akkor írjuk fel a-t kettes számrendszerben: a=2a1+2a2+2a3+... µ-ben helyettesítsük az a darab 1-es összegét 2a11+2a21+2a31+...-gyel. Ha µ b darab 3-as részt tartalmaz, akkor írjuk fel b-t kettes számrendszerben: a=2b1+2b2+2b3+... µ-ben helyettesítsük a b darab 3-as összegét 2b13+2b23+2b33+...-mal. Tegyünk így minden további páratlan számra. Ezzel ugyanazon n szám egy különböző tagú partíciójához jutunk. Pkül(n) ezen eleme lesz f(µ).
f bijekció. Ezt f-nek g : Pkül(n) -> Pptlan(n) inverzének leírásával bizonyítjuk.
Legyen k egy tetszőleges pozitív egész. Ekkor k egyértelmúen írható fel 2et alakban, ahol e egy természetes szám, t egy pozitív páratlan szám. t-t a k szám páratlan részének nevezzük. Legyen µ Pkül(n) egy tetszőleges eleme. µ minden részét írjuk fel a fenti megjegyzés szerint egy 2 hatvány és egy páratlan szám szorzataként: 2et. Majd ezt a tagot helyettesítsük 2e darab t szám összegével. Így az n száma egy paratlan tagú partíciójához jutunk.
f-ről és g-ről könnyen ellenőrizhető, hogy egymás inverzei.
Definíció:
Pkülps(n)= {µ: az n szám partíciója, amelyben a részek különbözőek és számuk páros}. pkülps(n)=|{µ: az n szám partíciója, amelyben a részek különbözőek és számuk páros}|.
Pkülptlan(n)= {µ: az n szám partíciója, amelyben a részek különbözőek és számuk páratlan}. pkülptlan(n)= |{µ: az n szám partíciója, amelyben a részek különbözőek és számuk páratlan}|.
Tétel: ( Leonhard Euler) pkülps(n)-pkülptlan(n)= (-1)k, ha n=penta(k), 0 különben.
Jelölés: penta(k) a k paraméterű ötszögszám. penta(k)=½(k2-3k).
0=penta(0) < penta(1)< penta(-1)< penta(2)< penta(-2)< penta(3)< penta(-3)<...
Észrevétel: (pkülps(0)-pkülptlan(0))+ (pkülps(1)-pkülptlan(1))x+ (pkülps(2)-pkülptlan(2))x2+ (pkülps(3)-pkülptlan(3))x3+ (pkülps(4)-pkülptlan(4))x4+...= (1-x)(1-x2)(1-x3)(1-x4)(1-x5)...
Így Euler tételével ekvivalens (igazából ez Euler eredeti alakja) a következő állítás:
Tétel: (1-x)(1-x2)(1-x3)(1-x4)(1-x5)...= 1-x-x2+xpenta(2)+xpenta(-2)- xpenta(3)-xpenta(-3)+...+(-1)k(xpenta(k)+xpenta(-k))+...= 1-x-x2+x5+x7-x12-x15-...
Következmény: p(n)=p(n-penta(1))+p(n-penta(-1))- p(n-penta(2))-p(n-penta(-2))+ p(n-penta(3))+p(n-penta(-3))- p(n-penta(4))-p(n-penta(-4))+...
Következmény:
n: | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
p(n): | 1 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 11 | 15 | 22 | 30 | 42 | 56 | 77 | 101 | 135 | 176 | 231 | 297 | 385 | 490 |
n: | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 32 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 |
p(n): | 627 | 792 | 1002 | 1255 | 1575 | 1958 | 2436 | 3010 | 3718 | 4565 | 5604 | 6842 | 8349 | 10143 | 12310 | 14883 | 17977 | 21637 | 26015 | 31185 |
n: | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 |
p(n): | 37338 | 44583 | 53174 | 63261 | 75175 | 89134 | 105558 | 124754 | 147273 | 173525 | 204226 | 281589 | 329931 | 386155 | 451276 | 526823 | 614154 | 715220 | 831820 |
Megjegyzés: A Maple programcsomog használói a
Megjegyzés: Euler munkássága rendkívüli jelentőségű a partíciók elméletében is. Az érdeklődők számára hasznos tudni, hogy Euler publikációinak nagy része (erdetiben - jórészt latinul - és fordításban is) elérhető az interneten. Ha ezen a lapon valaki a `Search archive by:' alatt a `Subject'-be lép, ahol kiválasztja a `Number Theory' témát, akkor az 541-es szám alatt megtalálhatja Euler `Evolutio producti infiniti (1-x)(1-xx)(1-x3)(1-x4)(1-x5) etc. in seriem simplicem' című munkájának eredeti latin szövegét és angol fordítását. Ez Euler nevezetes tétele a ötszög/pentagonális számokról.
Euler munkája nagyban eltér az előadás tárgyalásától. Ez az eltelt időnek köszönhető. Euler formális hatványsorokkal dolgozott. A kombinatorikus nyelvezet Legendre-nak köszönhető. Az előadáson ismertett bizonyítás Franklin-nek, aki Sylvester tanítványa volt.