(完整)伽马函数
定义为阶乘的到复杂的和真实的数论据。它与阶乘的通过
![伽马(n)=(n-1)!,](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation1.svg) |
(1)
|
由于勒让德(Legendre)现在被普遍使用而不是高斯(Gauss)的更简单的符号而产生的一种略显不幸的符号
(高斯1812;爱德华兹2001,第8页)。
它是分析的除了
,
,
,……和残留物
是
![Res_(z=-k)伽马(z)=((-1)^k)/(k!)。](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation2.svg) |
(2)
|
没有分数
在其中
.
gamma函数在沃尔夫拉姆语言作为伽马射线[z(z)].
有许多常用的符号约定来表示伽马函数的幂。而像Watson(1939)这样的作者使用
(即使用类似三角函数的约定),书写也很常见
.
伽马函数可以定义为定积分对于
(欧拉积分形式)
或
![伽玛(z)=int_0^1[ln(1/t)]^(z-1)dt。](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation3.svg) |
(5)
|
完整的伽马函数
可以推广到上不完整的伽马函数
和更低不完全伽马函数
.
真实和虚构部分的绘图
在复杂平面中,如上图所示。
正在集成方程式(三)按零件为真实的可以看出
如果
是一个整数
, 2, 3, ..., 然后
所以伽马函数减少到阶乘的对于一正整数参数。
美好的关系
和黎曼zeta函数
由提供
![zeta(z)Gamma(z)=int_0^infty(u^(z-1))/(e^u-1)du](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation4.svg) |
(14)
|
对于
(哈维尔,2003年,第60页)。
伽马函数也可以由无限的产品形式(Weierstrass形式)
![伽马(z)=[ze^(gammaz)product_(r=1)^infty(1+z/r)e^(-z/r)]^(-1),](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation5.svg) |
(15)
|
哪里
是Euler-Mascheroni常数(将军1999年,第157页;哈维尔2003年,第57页)。取的两边的对数(◇),
![-ln[Gamma(z)]=lnz+gammaz+sum_(n=1)^infty[ln(1+z/n)-z/n]。](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation6.svg) |
(16)
|
差异化,
哪里
是地高玛函数和
是多囊蜂功能.
第个导数表示为多囊蜂功能
,
, ...,
.
最小值
属于
对于真实的 积极的
在以下情况下实现
![伽马^'(x_0)=伽马(x_0)psi_0(x_0s)=0](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation7.svg) |
(27)
|
![psi0(x0)=0。](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation8.svg) |
(28)
|
这可以通过数值求解得出
(组织环境信息系统A030169号;扳手1968),其具有连分数[1,2,6,63,135,1,1,1,1,4,1,38…](OEISA030170型).在
,
达到0.8856031944。。。(组织环境信息系统A030171号),其中有继续的分数[0、1、7、1、2、1、6、1、1…](OEISA030172号).
欧拉极限形式为
![伽马(z)=1/zproduct_(n=1)^infty[(1+1/n)^z(1+z/n)_(-1)],](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation9.svg) |
(29)
|
所以
(《将军》1999年,第156页)。
伽马函数上的一个
是一个整个函数可以表示为
![1/(伽玛(z))=zexp[gammaz-sum_(k=2)^infty((-1)^kzeta(k)z^k)/k],](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation10.svg) |
(34)
|
哪里
是欧拉-马斯切罗尼常数和
是黎曼zeta函数(扳手1968)。安渐近级数对于
由提供
![1/(伽马(z))~z+gammaz^2+1/(12)(6gamma^2-pi^2)z^3+1/(12)[2gamma^3-gammapi^2+4zeta(3)]z^4+。。。。](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation11.svg) |
(35)
|
写作
![1/(伽马(z))=sum_(k=1)^inftya_kz^k,](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation12.svg) |
(36)
|
这个
满足
![a_n=na_1a_n-a_2a(n-1)+总和(k=2)^n(-1)^kzeta(k)a(n-k)](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation13.svg) |
(37)
|
(布尔盖1883年,戴维斯1933年,艾萨克森和萨尔泽1943年,扳手1968年)。Wrench(1968)对级数展开系数进行了数值计算,约为0
![1/(z(1+z)伽马(z))=1+(伽马-1)z+[1+1/2(伽马-2)伽马-1/(12)pi^2]z^2+。。。。](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation14.svg) |
(38)
|
这个Lanczos近似给出了
对于
用任意常数表示
这样的话
.
伽马函数满足函数方程
其他身份包括
使用(41),伽玛函数
有理数的
可以减少到恒定的时间
或
例如,
对于
,
![|(-1/2+iy)|^2=pi/(cosh(piy))。](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation15.svg) |
(49)
|
参数的伽马函数
可以使用勒让德复制公式
![γ(2z)=(2pi)^(-1/2)2^(2z-1/2)γ(z)γ(z+1/2)。](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation16.svg) |
(50)
|
参数的伽马函数
可以用三倍公式表示
![γ(3z)=(2pi)^(-1)3^(3z-1/2)γ(z)γ(z+1/3)伽马(z+2/3)。](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation17.svg) |
(51)
|
一般结果是高斯乘法公式
![伽马(z)伽马(z+1/n)。。。伽马(z+(n-1)/n)=(2pi)^((n-1)/2)n^(1/2-nz)伽马(nz)。](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation18.svg) |
(52)
|
伽马函数也与黎曼-泽塔函数
通过
![伽马(s/2)pi^(-s/2)zeta。](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation19.svg) |
(53)
|
对于整数
,2, ..., 的前几个值
分别为1、1、2、6、24、120、720、5040、40320、362880,…(OEIS)A000142号). 对于半整数参数,
具有特殊形式
![伽马(1/2n)=(n-2)!!平方(pi))/(2^((n-1)/2)),](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation20.svg) |
(54)
|
哪里
是一个双阶乘。的前几个值
, 3, 5, ... 因此
,
, ... (组织环境信息系统A001147号和A000079号; Wells 1986,第40页)。一般来说,对于
一正整数
, 2, ...
对于,此类型的简单封闭形式表达式似乎不存在
对于
正整数
然而,Borwein和Zucker(1992)给出了伽马函数与平方根的恒等式椭圆形积分奇异值
即。,椭圆模量
这样的话
![(K^’(K_n))/(K(kN))=平方米(n),](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation21.svg) |
(62)
|
哪里
是一个完全椭圆积分第一类和
是互补积分。M.Trott(pers.comm.)开发了一种自动生成数百个这样的身份。
坎贝尔(Campbell)(1966年,第31页)中也给出了其中一些。
一些奇怪的身份包括
其中Magnus和Oberhettinger(1949年,第1页)只给出了最后一个案例
![(伽玛^'(1))/(伽玛(1))-(伽玛^'(1/2))/(伽玛(1/2))=2ln2](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation22.svg) |
(91)
|
(马格努斯和奥伯赫廷格1949年,第1页)。Ramanujan还给出了一些令人着迷的身份:
![(伽马^2(n+1))/(伽马(n+xi+1)伽马(n-xi+1))=product_(k=1)^infty[1+(x^2)/(n+k)^2)]](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation23.svg) |
(92)
|
![φ(m,n)φ(n,m)=(伽马^3(m+1)伽马^ 3(n+1))/(伽马(2m+n+1)伽玛(2n+m+1))×(cosh[pi(m+n)sqrt(3)]-cos[pi[m-n)])/(2pi^2(m^2+mn+n^2)),](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation24.svg) |
(93)
|
哪里
![φ(m,n)=产品_(k=1)^系数[1+((m+n)/(k+m))^3],](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation25.svg) |
(94)
|
![产品_(k=1)^infty[1+(n/k)^3]产品_(k=1)^inffy[1+3(n/(n+2k))^2]=(γ(1/2n))/(γ[1/2(n+1)])(cosh(pinsqrt(3))-cos(pin))/](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation26.svg) |
(95)
|
(伯恩特,1994年)。
Ramanujan给出了无限的总和
![sum_(k=0)^inff(8k+1)[(伽马(k+1/4))/(k!伽马(1/4))]^4=1+9(1/4)^4+17((1·5)/(4·8))^4+25((1·5·9)/(4·8·12))^4+... =(2^(3/2))/(sqrt(pi)[伽马(3/4)]^2)](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation27.svg) |
(96)
|
和
![sum_(k=0)^infty(-1)^k(4k+1)[((2k-1)!!)/((2k)!)]^5=1-5(1/2)^5+9((1·3)/(2·4))^5-13((1·3·5)/(2·4·6))^5+... =2/([伽马(3/4)]^4)](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation28.svg) |
(97)
|
(哈代1923;哈代1924;惠普尔1926;沃森1931;贝利1935;哈代1999,第7页)。
以下内容渐近级数在概率论中偶尔有用(例如一维的随机游走):
![(伽马射线(J+1/2))/(伽马(J))=平方(J)(1-1/(8J)+1/(128J^2)+5/(1024J^3)-(21)/(32768J^4)+…)](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation29.svg) |
(98)
|
(组织环境信息系统A143503型和A061549号; 格雷厄姆等。1994). 这个级数也给出了一个很好的渐近推广属于第一类斯特林数到小数。
众所周知
是超越的(Davis 1959),照原样
(Le Lionnais 1983;Borwein and Bailey 2003,p.138),而Chudnovsky显然最近证明了
就是它自己超越的(博文和贝利2003年,第138页)。
对于
对于所有整数
(Borwein和Bailey,2003年,第137页)。例如收敛迭代
(组织环境信息系统A068466号)通过定义
设置
和
,然后
![伽马(1/4)=2(1+sqrt(2))^(3/4)[product_(n=1)^inftyx_n^(-1)((1+x_n)/(1+y_n))^3]^(1/4)](/images/equations/GammaFunction/NumberedEquation30.svg) |
(101)
|
(Borwein和Bailey,2003年,第137-138页)。
没有已知的此类迭代
(博文和博文1987;博文和扎克1992;Borwein和Bailey,2003年,第138页)。
另请参见
贝利定理,巴恩斯G函数,比奈斐波那契数公式,Bohr-Mollerup定理,迪加玛功能,弗兰斯·罗宾逊常数 高斯乘法公式,不完整Gamma函数,克纳尔公式,兰姆达功能,Lanczos近似,Legendre复制公式,日志Gamma函数,梅林公式,亩功能,Nu函数,皮尔逊功能,Polygamma函数,正规化Gamma函数,斯特林系列,超阶乘 探索此主题在数学世界的课堂上
相关Wolfram站点
http://functions.wolfram.com/GammaBetaErf/Gamma/,http://functions.wolfram.com/GammaBetaErf/LogGamma网站/
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工具书类
M.Abramowitz和I.A.Stegun。(编辑)。“伽马(阶乘)函数”和“不完全伽马函数”。§6.1和6.5英寸手册《数学函数与公式、图形和数学表》,第9次印刷。纽约:多佛,第255-258和260-263页,1972年。Arfken,G.“The伽马函数(阶乘函数)。“通道10英寸数学物理学家方法,第三版。佛罗里达州奥兰多:学术出版社,第339-341页以及539-5721985。阿廷,E。这个伽马函数。纽约:霍尔特、莱茵哈特和温斯顿,1964年。贝利,西北部。概括超几何级数。英国剑桥:剑桥大学出版社,1935年。伯恩特,公元前。拉马努詹氏笔记本,第四部分。纽约:Springer-Verlag,第334-3421994页。拜尔,W.H.公司。CRC公司标准数学表,第28版。佛罗里达州博卡拉顿:CRC出版社,第218页,1987Borwein,J.和Bailey,D。数学实验:21世纪的合理推理。马萨诸塞州韦尔斯利:AK Peters,2003年。Borwein,J.和Borwein,P.B。圆周率&AGM:分析数论和计算复杂性研究。纽约:Wiley,第6页,1987年。博温,J.M。和I.J.Zucker。“使用Complete快速评估小有理分式的Gamma函数第一类椭圆积分。"IMA J.数值分析 12,519-526, 1992.Bourguet,L.“欧洲的国际事务et quelques autres功能统一。"数学学报。 2, 261-295,1883坎贝尔,R。《欧莱里安与勒乌斯的艺术》(Les intégrales eulériennes et leurs)应用。巴黎:Dunod,1966年。H.T.戴维斯。表,共个高等数学函数。印第安纳州布卢明顿:普林西比亚出版社,1933年。戴维斯,P.J.公司。“Leonhard Euler积分:伽马函数的历史简介。”阿默尔。数学。每月 66, 849-869, 1959.爱德华兹,H.M。黎曼氏Zeta函数。纽约:多佛,2001年。埃尔代利,A。;马格纳斯,W。;Oberhettinger,F。;和F.G.特里科米。“伽马函数”第1章在里面较高的先验函数,第1卷。纽约:克里格,第1-55页,1981芬奇,S.R。“Euler-Mascheroni常数”§1.5在里面数学常量。英国剑桥:剑桥大学出版社,第28-40页,2003高斯,C.F。“无限巡回检察长”
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"和“不完全伽玛射线
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Gamma函数
引用如下:
埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。“伽马函数”。来自数学世界--Wolfram Web资源。https://mathworld.wolfram.com/GammaFunction.html
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