gamma函數(shù)

在本科的高數(shù)學(xué)習(xí)中,我們對(duì)伽馬函數(shù)有過(guò)一些了解,但是多數(shù)高數(shù)教材中對(duì)伽馬函數(shù)的講解還是比較淺的,在這里我對(duì)伽馬函數(shù)的一些性質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)充(本人能力有限只能介紹一些基本性質(zhì),歡迎補(bǔ)充),本篇文章多用于自用,如有錯(cuò)誤也請(qǐng)大家指出。

一. gamma函數(shù)的介紹
? 伽馬函數(shù)(gamma函數(shù))是階乘函數(shù)在實(shí)數(shù)與復(fù)數(shù)上擴(kuò)展的一類函數(shù),作為階乘函數(shù)的延拓,是定義在復(fù)數(shù)范圍內(nèi)的亞純函數(shù),通常寫作Γ(x)。伽馬函數(shù)在分析學(xué),概率論,離散數(shù)學(xué),偏微分方程中有重要的作用,屬于應(yīng)用最廣泛的函數(shù)之一。伽馬函數(shù)于1729年由著名數(shù)學(xué)家歐拉(Leonhard Euler)在解決哥德巴赫(C. Goldbach)提出的數(shù)列插值問(wèn)題中誕生。
二.gamma函數(shù)的推導(dǎo)

三. gamma函數(shù)的定義
1.實(shí)數(shù)域上gamma函數(shù)定義:

2.復(fù)數(shù)域上gamma函數(shù)定義:

3.Euler無(wú)窮乘積定義:

4. Weierstrass無(wú)窮乘積定義:

當(dāng)z等于1/2時(shí),代入得到Wallis公式(點(diǎn)火公式)

四. gamma函數(shù)的性質(zhì)
1.遞推性質(zhì):

該性質(zhì)可以通過(guò)分部積分法證明比較簡(jiǎn)單(讀者可自行完成),從中還可以得出

2.余元公式:

當(dāng)z=1/2時(shí),可以得到重要的概率公式

余元公式的推導(dǎo):

關(guān)于余元函數(shù)的證明,可以采用級(jí)數(shù)或復(fù)變函數(shù)進(jìn)行證明,篇幅原因,這里暫不給出。
3.凹凸性質(zhì):對(duì)于x>0,gamma函數(shù)是嚴(yán)格的凸函數(shù)

4.極限性質(zhì):

5.Legendre倍元公式:

倍元公式的證明

關(guān)于證明過(guò)程中的Beta函數(shù),可以參考下面給出的gamma函數(shù)與Beta函數(shù)的關(guān)系
6.概率論中的gamma分布:

7.與Beta函數(shù)的關(guān)系:

8.與Digamma函數(shù)的關(guān)系:


至此,本篇文章講解了gamma函數(shù)的一些基本屬性,并得到了余元公式倍元公式等重用結(jié)論。水平有限,文章有誤還望指正。