李善兰恒等式

清代李善兰提出的组合学恒等式

在数学中, 李善兰 恒等式 (也称为李善兰求和公式)是一个组合学恒等式,由中国 清代 数学家李善兰在1859年的《垛积比类》一书中首次提出。李善兰别号壬叔,西方文献也将这个恒等式称为“李壬叔恒等式”,拼作Li Jen-Shu或Li Renshu。该恒等式在 组合数学 中有重要应用,并且与 超几何函数 有关。

表达式

李善兰恒等式用现代数学符号表示就是

其中

李善兰 的 一次文献 中不是用这种数学符号表达,而是用语言来描述计算过程。

证明方法

李善兰 没有在《垛积比类》中给出这个 恒等式 的证明。现代数学则有许多方法证明,下面的组合代换法是比较简单的一个。

由 范德蒙恒等式 得 两边同乘以 ,并利用关系式 ,上式可化为

再利用关系式 ,得

用 范德蒙恒等式 的另一种形式

故

然后由 给出

令 ,并把n替换为 ,把j替换为i,即得李善兰恒等式。