■スターリングの公式の図形的証明?(その50)

 Stirlingの公式の大体の形は(n!/n^n+1/2・e(−n)がn→∞のときに一定の極限値をもつ)はいろいろな方法で導かれますが,その極限値を正しく√(2π)とするにはWallisの公式が不可欠のようです.実際,これまでの証明はすべてWallisの公式(ないしそれと同等の結果)を活用しております.

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【1】ウォリスの公式

  1/2B(1/2,(n+1)/2)=integral(0-π/2)(sinθ)^ndθ

この値をSnとおくと,部分積分により漸化式

  Sn=(n-1)/nSn-2

が得られますから,

n=2k(偶数)なら1・3・・・(2k-1)/2・4・・・(2k)*π/2

n=2k+1(奇数)なら2・4・・・(2k)/1・3・・・(2k+1)

これより,

lim1・3・・・(2k-1)/2・4・・・(2k)*√(k)=1/√(π)

変形するとウォリスの公式

(2n)!/(2^nn!)^2√(n)=1/√(π)

が得られる.

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【2】ウォリスの公式(その2)

 ウォリスの公式は

  π/2=(2・2/1・3)(4・4)/(3・5)(6・6)/(5・7)・・・(2n・2n)/((2n−1)・(2n+1))・・・

と記すとわかりやすい.この公式の不思議なところは有理数の無限積→πになっている点である.

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