математика

суммирование

суммирование — из анатомии формул
7 статей · 6 формул

Описание

Суммирование — это математическая операция сложения последовательности чисел, дающая их общую сумму. В физике оно встречается повсюду: от сложения сил для нахождения результирующей силы до суммирования бесконечно малых вкладов в интегралах, описывающих поля, энергии или вероятности. Это фундаментальный инструмент для превращения дискретных измерений или теоретических компонентов в единую значимую величину.

История

Обозначение суммы (символ сигма, Σ) было введено Леонардом Эйлером в XVIII веке, хотя сама концепция сложения чисел стара, как и арифметика.

Как это работает

Операция берёт список членов (например, a1, a2, ..., an) и даёт их сумму: a1 + a2 + ... + an. В физике суммирование часто используется с индексами для компактного представления больших наборов вкладов, например, при суммировании по всем частицам системы или по всем возможным состояниям в квантовой механике. Когда члены становятся бесконечно малыми и их число огромно, суммирование переходит в интегрирование, но концептуальная суть остаётся той же: накопление.

Где применяется

Используется практически в каждом физическом расчёте: от вычисления полной энергии в термодинамике до сложения сил в механике и суммирования по квантовым состояниям в статистической физике.

Любопытный факт

Символ Σ для суммы был выбран Эйлером, потому что это греческая заглавная буква «S», означающая «сумма».

Граф понятий →

Формулы

$$S = -\sum_i p_i \ln p_i$$
Мера неопределённости в распределении вероятностей.
Что в формуле
SпеременнаяЭнтропия Шеннона — энтропия
p_iпеременнаяВероятность i-го исхода — вероятность
\sum_iоператорСуммирование по всем возможным исходам i — суммирование
\lnоператорНатуральный логарифм (по основанию e) — натуральный логарифм
$$H = -it \sum_j \gamma_{2j} \gamma_{2j+1}$$
Гамильтониан для цепочки Китаева с майорановским фермионным спариванием.
Что в формуле
Hпеременнаяоператор Гамильтониана — гамильтониан Дж
tпеременнаяамплитуда перескока — энергия Дж
γ_{2j}переменнаямайорановский оператор на узле 2j — majorana operator
γ_{2j+1}переменнаямайорановский оператор на узле 2j+1 — majorana operator
∑операторсумма по узлам решётки j — суммирование
$$\sigma_f = \sqrt{\sum_i \left(\frac{\partial f}{\partial x_i} \sigma_{x_i}\right)^2}$$
Объединяет независимые неопределённости в функции нескольких переменных.
Что в формуле
\sigma_fпеременнаяСуммарная неопределённость функции f — неопределённость varies
fпеременнаяФункция нескольких измеряемых переменных — function varies
x_iпеременнаяi-я измеряемая переменная — variable varies
\sigma_{x_i}переменнаяНеопределённость i-й измеряемой переменной — неопределённость varies
\partial f / \partiaоператорЧастная производная f по x_i, показывающая чувствительность f к этой переменной — частная производная
\sqrt{}операторКвадратный корень из суммы квадратов членов — квадратный корень
\sum_iоператорСумма по всем независимым переменным i — суммирование
$$S_q = k \frac{1 - \sum_{i=1}^W p_i^q}{q-1}$$
Обобщённая энтропия для неэкстенсивных систем с параметром q.
Что в формуле
qпеременнаяэнтропийный индекс, характеризующий неэкстенсивность — entropic index
p_iпеременнаявероятность микросостояния i — вероятность
Wпеременнаячисло доступных микросостояний — number of states
S_qпеременнаяэнтропия Тсаллиса — энтропия Дж/К
kконстантапостоянная Больцмана (или обобщённая постоянная в зависимости от контекста) — постоянная Больцмана = 1.380649e-23 Дж/К
∑операторсуммирование по всем микросостояниям — суммирование
$$D_{\text{TV}}(P, Q) = \frac{1}{2} \sum_x |P(x) - Q(x)|$$
Максимальная разность вероятностей, приписываемых любому событию.
Что в формуле
PпеременнаяРаспределение вероятностей по x — распределение вероятностей
QпеременнаяРаспределение вероятностей по x — распределение вероятностей
xпеременнаяИндекс исхода
∑операторСуммирование по дискретному пространству исходов — суммирование
|·|операторВычисление неотрицательной величины — абсолютная величина
$$\mathcal{L} = -\sum_i y_i \log(p_i)$$
Измеряет разницу между предсказанным и истинным распределениями вероятностей.
Что в формуле
\mathcal{L}переменнаяЗначение функции потерь кросс-энтропии — loss
y_iпеременнаяИстинная вероятность (или one-hot метка) для класса i — вероятность
p_iпеременнаяПредсказанная вероятность для класса i — вероятность
\sum_iоператорСуммирует слагаемые для каждого класса — суммирование
\logоператорВычисляет логарифм по основанию e — натуральный логарифм

Статьи по теме · 7

Химическая физика2026-08-081 минarXiv:2608.08357экспресс
Химический потенциал и машинное обучение: как рассчитать смешивание жидкостей на атомном уровне
Когда сахар попадает в чай, он растворяется. Но почему он не выпадает обратно? Всё дело в химическом потенциале — термодинамической величине, которая показывает, насколько веществу «выгодно» находиться в данном месте и состоянии. Для чистого вещества её посчитать легко, а вот для смеси из нескольких компонентов — настоящая головоломка.
Комбинаторика2026-05-171 минarXiv:2605.17594экспресс
Ключи, которые не пересекаются
Можно ощупать незнакомый предмет вдоль, поперёк, по диагонали — каждый раз получая новую информацию. Но что, если один способ ощупывания не говорит ровным счётом ничего о том, что покажет другой? Именно так устроены взаимно несмещённые базисы в квантовой механике: измерение в одном из них оставляет нас в полном неведении относительно исхода в другом.
Звёздный рецепт на бумаге
Пружину сжимают со страшной силой. Чем сильнее давишь, тем она плотнее, но в какой-то момент сжатие перестаёт быть равномерным — где-то пружина поддаётся легче, где-то жёстче. Примерно так же ведёт себя вещество внутри нейтронной звезды — объекта, рождённого в пламени сверхновой. Это шар размером с город, но с массой, превышающей солнечную.
Свет, разложенный по полочкам
Заряженная частица, закрученная магнитным полем, не молчит: она испускает свет. Такой свет называют синхротронным излучением, и он встречается везде — от далёких галактик до лабораторных ускорителей.
Соль, вода и невидимые пары
Соль в стакане воды — это толпа заряженных частиц. Пока воды много, каждая частица плавает сама по себе, окружённая плотной шубой из молекул воды. Но если сыпать соль дальше, воды на всех перестаёт хватать, и частицы начинают искать друг друга. Сначала они сцепляются в пары, потом в клубки побольше.
Переводчик, который не теряет смысл
Метеоролог смотрит на карту давления и пытается понять, куда двинется циклон. У него есть модель, но она ошибается, и есть свежие измерения, но они неполны. Соединить их так, чтобы прогноз остался физически осмысленным, труднее, чем кажется: классические методы иногда выдают отрицательную температуру или невозможную вероятность. Новый подход смотрит на задачу глазами квантовой механики.
Глубина как мера природной сложности
Бригада сборщиков пазла из случайных кусочков: сколько одновременных ходов нужно, чтобы сложить картину? Если кусочки независимы, все кладутся разом. Если каждый следующий зависит от предыдущего, приходится действовать по одному. Так и с системами: одни состояния собираются мгновенно, другие требуют долгой последовательной работы.