クラウチューク多項式

クラウチューク多項式(クラウチュークたこうしき、Kravchuk polynomial)とは、二項係数を用いて表される整数係数の直交多項式

定義

素数冪(そすうべき) q {\displaystyle q} に関する n {\displaystyle n} 次クラウチューク多項式とは、次で定義される関数 K k : { 0 , 1 , , n } Z {\displaystyle {\mathcal {K}}_{k}:\{0,1,\ldots ,n\}\to \mathbb {Z} } のことである:

K k ( x ) = j = 0 k ( 1 ) j ( q 1 ) k j ( x j ) ( n x k j ) . {\displaystyle {\mathcal {K}}_{k}(x)=\sum _{j=0}^{k}(-1)^{j}(q-1)^{k-j}{\binom {x}{j}}{\binom {n-x}{k-j}}.}

ここで k = 0 , 1 , , n {\displaystyle k=0,1,\ldots ,n} である。

直交性

素数冪(そすうべき) q {\displaystyle q} に関する n {\displaystyle n} 次クラウチューク多項式に関して以下がわかる:

  i = 0 n a i K k ( i ) K l ( i ) = { 0 k l a k q n k = l {\displaystyle \sum _{i=0}^{n}a_{i}{\mathcal {K}}_{k}(i){\mathcal {K}}_{l}(i)={\begin{cases}0&k\neq l\\a_{k}q^{n}&k=l\end{cases}}}

ここで a i = ( n i ) ( q 1 ) i {\displaystyle a_{i}={\binom {n}{i}}(q-1)^{i}} である。

母関数

素数冪(そすうべき) q {\displaystyle q} に関する n {\displaystyle n} 次クラウチューク多項式 K k ( x ) {\displaystyle {\mathcal {K}}_{k}(x)} の母関数は以下のように書ける:

( 1 + ( q 1 ) z ) n x ( 1 z ) x = k = 0 K k ( x ) z k . {\displaystyle (1+(q-1)z)^{n-x}(1-z)^{x}=\sum _{k=0}^{\infty }{\mathcal {K}}_{k}(x){z^{k}}.}

参考文献

  • F. J. MacWilliams; N. J. A. Sloane (1977) (English), The Theory of Error-Correcting Codes, North-Holland, pp. 150–153, ISBN 0-444-85193-3 


外部リンク

https://mathworld.wolfram.com/KrawtchoukPolynomial.html