■チュドノフスキーの定理と超越数(その13)
【1】ガンマ関数
Γ(x)=∫(0,∞)t^(x-1)exp(-t)dt x>0
この無限積分をxの関数とみてガンマ関数Γ(x)といいます.
Γ(1)=∫(0,∞)exp(-t)dt=1
Γ(1/2)=∫(0,∞)t^(-1/2)exp(-t)dt
ここで,t=u^2とおくと∫(0,∞)e^-u^2/2du=√π/2(ガウス積分)より
Γ(1/2)=√π
が得られます.
オイラーの第2種積分とも呼ばれるガンマ関数Γ(x)には,
Γ(x+1)=xΓ(x)
の関係があり,次のような漸化式が成り立ちます.
Γ(x+1)=xΓ(x)=x(x-1)Γ(x-1)=・・・・
したがって,xが正の整数nのときには
Γ(n+1)=n!
が成り立ち,ガンマ関数は階乗の一般形となっていることがわかります.階乗の解析的補間をしている関数がガンマ関数なのです.
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【2】ゴンペルツの定数
∫(0,∞)exp(-t)/(1+t)dt
を考えます.
∫(0,∞)exp(-t)/(1+t)dt
=∫(0,∞)exp(-t){1−t+t^2−t^3+・・・)dt
=∫(0,∞)exp(-t)dt−∫(0,∞)texp(-t)dt+∫(0,∞)t^2exp(-t)dt−∫(0,∞)t^3exp(-t)dt+・・・
=Γ(1)−Γ(2)+Γ(3)−Γ(4)+・・・
=Σ(−1)^nn!
=0.596347355・・・
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