高斯符號
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高斯符號是一个数学符号,形式为方括号[x],表示不大於(等于或小于)数x的最大整數,即x-1<[x]≤x。
高斯符號首次出現是在高斯的數學巨著《算术研究》。
运算示例:[3.14159]=3,[2]=2,[-2.5]=-3。
在计算机科学中,高斯符號常表示为INT()函数。
后来肯尼斯·艾佛森在1962年時於其著作《A Programming Language》中把高斯符号称作取底符号(⌊x⌋displaystyle lfloor xrfloor ,floor),并同时引进取顶符号(⌈x⌉displaystyle lceil xrceil
,ceil)(用以表示不小於x的整數中最小的一個)。之后大家就普遍使用取底、取顶这种说法了。
高斯符號的一些性质
- ⌊x⌋≤x<⌊x⌋+1displaystyle lfloor xrfloor leq x<lfloor xrfloor +1
- 当且仅当x是整数时,左面的等号成立。
- 对于所有实数x,有:
- ⌊x2⌋=14((−1)⌊x⌋−1+2⌊x⌋)displaystyle leftlfloor frac x2rightrfloor =frac 14((-1)^lfloor xrfloor -1+2lfloor xrfloor )
- ⌊x3⌋=−23sin(2π3⌊x⌋+π3)+1displaystyle leftlfloor frac x3rightrfloor =frac -2sqrt 3sin(frac 2pi 3lfloor xrfloor +frac pi 3)+1
- ⌊x2⌋=14((−1)⌊x⌋−1+2⌊x⌋)displaystyle leftlfloor frac x2rightrfloor =frac 14((-1)^lfloor xrfloor -1+2lfloor xrfloor )
- 当n为正整数时,有:
- ⌊xn⌋=x−x(rem n)ndisplaystyle leftlfloor frac xnrightrfloor =frac x-x(rem~n)n
- ⌊xn⌋=x−x(rem n)ndisplaystyle leftlfloor frac xnrightrfloor =frac x-x(rem~n)n
- 当x和n是正数时,有:
- ⌊nx⌋≥nx−x−1xdisplaystyle leftlfloor frac nxrightrfloor geq frac nx-frac x-1x
- ⌊nx⌋≥nx−x−1xdisplaystyle leftlfloor frac nxrightrfloor geq frac nx-frac x-1x
- 对于任何整数k和任何实数x,有:
- ⌊k+x⌋=k+⌊x⌋.displaystyle lfloor k+xrfloor =k+lfloor xrfloor .
- 如果x是实数,n是整数,我们有n≤xdisplaystyle nleq x
当且仅当 n≤⌊x⌋displaystyle nleq lfloor xrfloor
。
- 利用高斯符號,可以产生许多素数公式(但没有实际用途)。
- 对于非整数的实数x,高斯函数具有以下的傅里叶级数展开式:
- ⌊x⌋=x−12+1π∑k=1∞sin(2πkx)k.displaystyle lfloor xrfloor =x-frac 12+frac 1pi sum _k=1^infty frac sin(2pi kx)k.
- 如果m和n是互素的正整数,那么:
- ∑i=1n−1⌊im/n⌋=(m−1)(n−1)/2displaystyle sum _i=1^n-1lfloor im/nrfloor =(m-1)(n-1)/2
参见
- 取整函数