取整函数
在数学和计算机科学中,取整函数是一类将实数映射到相近的整数的函数。[1]

下取整函数

上取整函数
常用的取整函数有两个,分别是下取整函数(英语:)和上取整函数()。
下取整函数即为取底符号,在数学中一般记作或者或者,在计算机科学中一般记作floor(x),表示不超过x的整数中最大的一个。
举例来说,,,,。对于非负的实数,其下取整函数的值一般叫做它的整数部分或取整部分。而叫做x的小数部分。每个分数都可以表示成其整数部分与一个真分数的和,而实数的整数部分和小数部分是与此概念相应的拓延。
下取整函数的符号用方括号表示(),称作高斯符号,首次出现是在卡尔·弗里德里希·高斯的数学著作《算术研究》。
上取整函数即为取顶符号在数学中一般记作,在计算机科学中一般记作ceil(x),表示不小于x的整数中最小的一个。
举例来说,,,,。
计算机中的上取整函数和下取整函数的命名来自于英文的ceiling(天花板)和floor(地板),1962年由肯尼斯·艾佛森于《A Programming Language》引入。[2]
性质
对于高斯符号,有如下性质。
- 按定义:
- 当且仅当x为整数时取等号。
- 设x和n为正实数,则:
- 当n为正整数时,有:
- 其中表示除以的余数。
- 对任意的整数k和任意实数x,
- 一般的数值修约规则可以表述为将x映射到floor(x + 0.5);
- 高斯符号不是连续函数,但是上半连续的。作为一个分段的常数函数,在其导数有定义的地方,高斯符号导数为零。
- 设x为一个实数,n为整数,则由定义,n ≤ x当且仅当n ≤ floor(x)。
- 当x是正数时,有:
- 用高斯符号可以写出若干个素数公式,但没有什么实际价值,见§ 质数公式。
- 对于非整数的x,高斯符号有如下的傅里叶级数展开:
- 根据Beatty定理,每个正无理数都可以通过高斯符号制造出一个整数集的分划。
- 最后,对于每个正整数k,其在 p 进制下的表示有 个数位。
应用
参考来源
- Ronald Graham, Donald Knuth and Oren Patashnik. "Concrete Mathematics". Addison-Wesley, 1999. Chapter 3, "Integer Functions".
- Iverson, Kenneth E. . Wiley. 1962.
- Graham, Knuth & Patashnik 1994,第73页.
- Graham, Knuth & Patashnik 1994,第85页.
- Graham, Knuth & Patashnik 1994,p. 85 and Ex. 3.15.
- Graham, Knuth & Patashnik 1994,Ex. 3.12.
- Graham, Knuth & Patashnik 1994,第94页.
- Lemmermeyer 2000,§ 1.4, Ex. 1.32–1.33.
- Hardy & Wright 1980,§§ 6.11–6.13.
- Lemmermeyer 2000,第25页.
- Crandall & Pomerance 2001,Ex. 1.3, p. 46,求和式的上限可以换成。尚有一个等价的表述:为质数当且仅当
- Hardy & Wright 1980,§ 22.3.
- Ribenboim 1996,第186页
- Ribenboim 1996,第181页.
- Crandall & Pomerance 2001,Ex. 1.4, p. 46.
- Ribenboim 1996,第180页(译文):「虽然该些公式毫不实用⋯⋯但逻辑学家希望清晰明白不同公理体系,如何推导出算术各方面,则或许与此有关⋯⋯」
- Hardy & Wright 1980,第344—345页(译文):「若数的准确值⋯⋯可以无关质数的方式表达,则该些公式之任一(或一切类似公式)的地位将截然不同。似乎没有此种可能,但却不能完全排除。」
- Crandall, Richard; Pomerance, Carl. . New York: Springer. 2001 [2022-02-06]. ISBN 0-387-94777-9. (原始内容存档于2022-04-09).
- Graham, Ronald L.; Knuth, Donald E.; Patashnik, Oren. . Reading Ma.: Addison-Wesley. 1994. ISBN 0-201-55802-5.
- Hardy, G. H.; Wright, E. M. . Oxford: Oxford University Press. 1980. ISBN 978-0-19-853171-5.
- Lemmermeyer, Franz. . Berlin: Springer. 2000. ISBN 3-540-66957-4.
- Ribenboim, Paulo. . New York: Springer. 1996. ISBN 0-387-94457-5.
另见
截尾函数
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.