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最一个简单的替换 , 就得到了下面这个等价的形式:
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现在我们就可以在Γ(z)的定义中运用这个结果 。
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把极限符号右侧的积分记作I(n,z) 。
多次运用分部积分 , 我们得到:
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继续这种模式 , 最终消掉了1-t/n的指数项 , 我们整合一下就得到:
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为了得到Γ(z) , 取极限
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这本身已经是一个非常nice , 并且很著名的结果了 。 但我们不想就此打住 。
我们对这个极限继续做一些简单的操作:
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这里 , 我们在e的指数上加上和减去了Σz/i , 这里的log仍是自然对数 。
我们现在可以将指数化成多项的乘积:
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回忆一下欧拉常数的定义:
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若对上面Gamma函数的表达式取极限 , 我们就得到一个美丽的结果 , 叫做Gamma函数的Weierstrass积 。
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看 , 这是一颗数学的珍珠呢!在某种程度上 , 这是Gamma函数的一个更好的表达式 , 我们过会儿再回来 。
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欧拉的反射公式
数学中最美丽的关系式得益于欧拉 。 不过这次我说的不是他著名的欧拉恒等式 , 而是反射公式 。 欧拉发现了下面这个令人惊奇的结果 , 将Gamma函数与三角函数联系了起来 。
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证明如下:
顺便提一句 , sin函数的无穷积也是欧拉发现的!
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如果想看他的证明 , 你可以去读他的文章《Infinity in Numbers》
Gamma函数的Weierstrass积可以写成
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通过比较Γ(z)和Γ(-z)我们就能得到:
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然后我们可以运用Gamma函数的函数方程Γ(1-z)= -zΓ(-z)来导出:
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很明显z不可为整数 , 否则分母为0 。
Gamma函数的应用
Gamma函数在数学中可谓无处不在 。 从统计学、数论、复分析 , 到物理中的弦理论 。 Gamma函数就像把不同领域粘合起来的数学胶水 。 接下来我们将会看到 , 其实有个非常好的理由解释这一点 。
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