7.5含有Stirling數的算符恒等式(1 / 2)

而B(0,y)=1.進而,從

eλaa=∶exp[(eλ-1)aa]∶

=∶∑∞l=0(eλ-1)l(aa)ll!∶

=∑∞n=0∶B(n,aa)∶λnn!

=∑∞n=0∑∞l=0

nl∶(aa)l∶λnn!,(7.242)

可以得到Stirling數的產生函數公式

∑∞n=0nlλnn!=(eλ-1)ll!.(7.243)

現在,考慮如何將(arar)k轉變為正規乘積形式?利用式(7.234),有

(arar)k

=∑∞n=0[n(n-1)…(n-r+1)]k|n〉〈n|

=∑∞n=0[n(n-1)…(n-r+1)]k∶(aa)nn!∑∞m=0

(-1)mm!(aa)m∶

=∶∑∞l=0(aa)l∑lm=0[(l-m)(l-m-1)…(l-m-r+1)]k?

(-1)mm!(l-m)!∶

=∶∑∞l=0(aa)l1l!∑lm=0(-1)l-mlm[m(m-1)…(m-r+1)]k∶.(7.244)

引入

1l!∑lm=0→m=r(-1)l-mlm[m(m-1)…(m-r+1)]k≡Sr,r(k,l),(7.245)

這就是一種廣義Stirling數,於是有算符等式

(arar)k=∶∑∞l=0(aa)lSr,r(k,l)∶,k≠0.(7.246)

由於

∑∞k=0→k=[lbrr]ykk!Sr,r(k,l)

=1l!∑lm=0(-1)l-mlm∑∞k=[lbrr]ykk![m(m-1)…(m-r+1)]k

=1l!∑lm=0(-1)l-mlm[eym(m-1)…(m-r+1)-1](7.247)

則有

eλarar=∑k=0λkk!(arar)k

=1+∑k=1λkk!

(arar)k

=1+∑k=1λkk!∶

∑∞l=0(aa)lSr,r(k,l)∶

=1+∶∑∞l=r

1l!∑lm=r(-1)l-mlm[eλm(m-1)…(m-r+1)-1]

(aa)l∶.(7.248)

N^ar-1=ar-1N^+(r-1)ar-1=ar-1(N^+r-1),(7.249)

(ara)k

=(ar-1N^)k=ar-1N^ar-1N^ar-1…N^ar-1N

=a2(r-1)(N^+r-1)ar-1(N^+r-1)…ar-1(N^+r-1)N^

=a3(r-1)[N^+2(r-1)]ar-1[N^+2(r-1)]…?

ar-1[N^+2(r-1)](N^+r-1)N^

=…=ak(r-1)[N^+(k-1)(r-1)][N+(k-2)(r-1)]…?

而B(0,y)=1.進而,從

eλaa=∶exp[(eλ-1)aa]∶

=∶∑∞l=0(eλ-1)l(aa)ll!∶

=∑∞n=0∶B(n,aa)∶λnn!

=∑∞n=0∑∞l=0

nl∶(aa)l∶λnn!,(7.242)

可以得到Stirling數的產生函數公式

∑∞n=0nlλnn!=(eλ-1)ll!.(7.243)

現在,考慮如何將(arar)k轉變為正規乘積形式?利用式(7.234),有

(arar)k

=∑∞n=0[n(n-1)…(n-r+1)]k|n〉〈n|