高斯符號





Floor function.svg

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 lfloor xrfloor ,floor),并同时引进取顶符号⌈x⌉displaystyle lceil xrceil 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 lfloor xrfloor le x < lfloor x rfloor + 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 ) leftlfloor fracx2 rightrfloor = frac14 ((-1)^lfloor x rfloor -1 + 2 lfloor x rfloor)

⌊x3⌋=−23sin⁡(2π3⌊x⌋+π3)+1displaystyle leftlfloor frac x3rightrfloor =frac -2sqrt 3sin(frac 2pi 3lfloor xrfloor +frac pi 3)+1 leftlfloor fracx3 rightrfloor = frac-2sqrt3 sin(frac2pi3lfloor x rfloor +fracpi3) + 1

  • n为正整数时,有:
⌊xn⌋=x−x(rem n)ndisplaystyle leftlfloor frac xnrightrfloor =frac x-x(rem~n)nleftlfloor frac xnrightrfloor =frac x-x(rem~n)n
  • xn是正数时,有:
⌊nx⌋≥nx−x−1xdisplaystyle leftlfloor frac nxrightrfloor geq frac nx-frac x-1x leftlfloor fracnx rightrfloor geq fracnx - fracx-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 . lfloor k+x rfloor = k + lfloor xrfloor.
  • 如果x是实数,n是整数,我们有n≤xdisplaystyle nleq xn le x 当且仅当 n≤⌊x⌋displaystyle nleq lfloor xrfloor n le lfloor x rfloor

  • 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.lfloor xrfloor = x - frac12 + frac1pi sum_k=1^infty fracsin(2 pi k x)k.
  • 如果mn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)/2sum_i=1^n-1 lfloor im / n rfloor = (m - 1) (n - 1) / 2


参见


  • 取整函数

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