Factorial Sums

The sum-of-factorial powers function is defined by

 

(1)

For ,

			(2)
			(3)
			(4)

where  is the exponential integral,  (OEIS A091725),  is the En-function,  is the real partof , and i is the imaginary number. The first few values are 1, 3, 9, 33, 153, 873, 5913, 46233, 409113, ... (OEIS A007489).  cannot be written as a hypergeometric term plus a constant (Petkovšek et al. 1996). The only prime of this form is , since

			(5)
			(6)
			(7)

is always a multiple of 3 for .

In fact,  is divisible by 3 for  and , 5, 7, ... (since the Cunningham number given by the sum of the first two terms  is always divisible by 3--as are all factorial powers in subsequent terms ) and so contains no primes, meaning sequences with even  are the only prime contenders.

The sum

(8)

does not appear to have a simple closed form, but its values for , 2, ... are 1, 5, 41, 617, 15017, 533417, 25935017, ... (OEIS A104344). It is prime for indices 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 18, 21, 42, 51, 91, 133, 177, 182, 310, 3175, 9566, 32841, ... (OEIS A100289). Since  is divisible by 1248829 for , there can be only a finite number of such primes. (However, the largest such prime is not known, which is not surprising given that  has more than 14 million decimal digits.)

 is divisible by 13 for  and the only prime with  is .

The case of  is slightly more interesting, but  is divisible by 1091 for  and checking the terms below that gives the only prime terms as , 34, and 102 (OEIS A289947).

The only prime in  is for  since  is divisible by 13 for .

Similarly, the only primes in  are for , 4, 5, 16, and 25 (OEIS A290014). since  is divisible by 41 for .

The sequence of smallest (prime) numbers  such that  is divisible by  for  is given for , 2, ... by 1248829, 13, 1091, 13, 41, 37, 463, 13, 23, 13, 1667, 37, 23, 13, 41, 13, 139, ... (OEIS A290250).

The related sum with index running from 0 instead of 1 is sometimes denoted  (not to be confused with the subfactorial) and known as the left factorial,

(9)

The related sum with alternating terms is known as the alternating factorial,

(10)

The sum

(11)

has a simple form, with the first few values being 1, 5, 23, 119, 719, 5039, ... (OEIS A033312).

Identities satisfied by sums of factorials include

			(12)
			(13)
			(14)
			(15)
			(16)
			(17)
			(18)
			(19)

(OEIS A001113, A068985, A070910, A091681, A073743, A049470, A073742, and A049469; Spanier and Oldham 1987), where  is a modified Bessel function of the first kind,  is a Bessel function of the first kind,  is the hyperbolic cosine,  is the cosine,  is the hyperbolic sine, and  is the sine.

Sums of factorial powers include

			(20)
			(21)
			(22)
			(23)

(OEIS A091682 and A091683) and, in general,

(24)

Schroeppel and Gosper (1972) give the integral representation

(25)

where

			(26)
			(27)
			(28)

There are only four integers equal to the sum of the factorials of their digits. Such numbers are called factorions.

While no factorial greater than 1! is a square number, D. Hoey listed sums  of distinct factorials which give square numbers, and J. McCranie gave the one additional sum less than :

			(29)
			(30)
			(31)
			(32)
			(33)
			(34)
			(35)
			(36)
			(37)
			(38)
			(39)
			(40)
			(41)
			(42)

and

(43)

(OEIS A014597).

Sums with powers of an index in the numerator and products of factorials in the denominator can often be done analytically in terms of regularized hypergeometric functions , for example

(44)

---

---

REFERENCES:

Guy, R. K. "Equal Products of Factorials," "Alternating Sums of Factorials," and "Equations Involving Factorial ." §B23, B43, and D25 in Unsolved Problems in Number Theory, 2nd ed. New York: Springer-Verlag, pp. 80, 100, and 193-194, 1994.

Petkovšek, M.; Wilf, H. S.; and Zeilberger, D. A=B. Wellesley, MA: A K Peters, 1996. http://www.cis.upenn.edu/~wilf/AeqB.html.

Schroeppel, R. and Gosper, R. W. Item 116 in Beeler, M.; Gosper, R. W.; and Schroeppel, R. HAKMEM. Cambridge, MA: MIT Artificial Intelligence Laboratory, Memo AIM-239, p. 54, Feb. 1972. http://www.inwap.com/pdp10/hbaker/hakmem/series.html#item116.

Sloane, N. J. A. Sequences A001113/M1727, A007489/M2818, A014597, A033312, A049469, A049470, A068985, A070910, A073742, A073743, A091681, A091682, A091683, A091725, A100289, A104344, and A290250 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Spanier, J. and Oldham, K. B. "The Factorial Function  and Its Reciprocal." Ch. 2 in An Atlas of Functions. Washington, DC: Hemisphere, pp. 19-33, 1987.

الاكثر قراءة في التفاضل و التكامل

تكامل ثلاثي Triple Integration

قاعدة السلسلة Chain Rule

تكامل بالكسور الجزئية Integration by partid Fractions

معادلة خط المستقيم المماس للمنحنى : Equations Of Tangent Lines

قاعدة اشتقاق حاصل ضرب اقترانيين Product Rule of Derivatives

دوال كثيرات الحدود والدوال الكسرية : POLYNOMIALS AND RATIONAL FUNCTIONS

تكامل ثنائي Double Integration

تعريف النهاية : DENFINITION OF LIMIT

نقطة الانعطاف Point Of Inflection

المفاهيم الأساسية للدوال الحقيقية FUNDAMENTAL CONEPT OF REAL FUNCTIONS

تكامل معتل Improper Integral

تفاضل جزئي Partial Differentiation

Minimum

نقطة الانعطاف الافقي Horizontal Point Of Inflection

النهايات عند ما لا نهاية : LIMITS AT INFINITY

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

قسم الشؤون الطبية يقدم الخدمات الصحية والعلاجية لزائري مدينة سامراء

العتبة العباسية المقدسة تقدم خدماتها لزائري مرقد الإمامين العسكريين (عليهما السلام) في سامراء

المجمَع العلمي ووفد وزارة التربية يبحثان سبل التعاون المشترك

قسم الشؤون الفكرية يصدر العدد 192 من مجلة الرياحين للأطفال

المزيد

الآخبار الصحية

كنز غذائي على طبقك.. ماذا تفعل السبانخ بجسمك؟

ما لا يتوقعه أحد.. "سر غذائي" في الجبن الدسم

لتحسين الهضم والنوم.. هذا أفضل وقت لتناول العشاء

10 طرق بسيطة وغير مألوفة لحرق المزيد من السعرات يوميا

المزيد

الآخبار التكنلوجية

سابقة بعالم الطيران.. طائرة تقرر الهبوط بنفسها بعد ظرف طارئ

"الإنفلونزا الخارقة" تكتسح دول العالم.. وتثير قلقا كبيرا

مرحلة ما قبل الأعراض.. دواء جديد يستهدف "شرارة" الزهايمر

إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.. ما دور المحيطات والبحار؟

المزيد

مواضيع ذات صلة

مشتق الدوال الثابتة : Differntiation Of Constant Functions

اشتقاق جمع وطرح الدوال : Differentiation of Sums and Differences

معادلة خط المستقيم المماس للمنحنى : Equations Of Tangent Lines

ضبط رموز المشتقات : Notations For Derivatives

تعريف مشتق الدالة عند نقطة : DEFINTION OF DERIVATIVE OF FUNCTION IN POINT

الاشتقاق والتفاضل على (IR) DIFFERENTIATION AND DERIVATIVES IN IR

معادلة خط المستقيم المماس للمنحني : TANGENT LINES

نظرية القيم الوسطى : THE INTERMEDIATE – VALUE THEOREN

القيم العظمى والصغرى : EXTREMA – MAXIMA AND MINIMA

دوال كثيرات الحدود والدوال الكسرية : POLYNOMIALS AND RATIONAL FUNCTIONS

الاستمرارية: continuity

اتصال الدوال والاستمرارية CONTINUITY OF FUNCTIONS