■スターリングの公式の図形的証明?(その66)
空間充填2(2^n−1)面体
k!〜(2k+1)^(1/2}{π/4・(j+1)(2k−j)/(2k+1)}^k
において,jが値がいくつであれば,スターリングの公式を模するのであろうか?
(その65)の結論は
j/n=1/2{1+√(1−8/eπ)}→1/2
であったが,(その55)では,
j/n〜1/2±1/2√n
なる中接球のときフィットするというものであった.n→∞のとき,両者は一致するが,どちらがより正確なのだろうか?
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まず,(その65)を検算してみたい.
j〜kのとき,
(j+1)(2k−j)=k(k+1)
k!〜(2k+1)^(1/2}{π/4・k(k+1)/(2k+1)}^k
k!/k^k〜(2k+1)^(1/2}{π/8}^k
さらに,πe=8.539・・・より,
(π/8)^n≒(1/e)^n
k!/k^k〜(2k)^(1/2}(1/e)^n
が得られる.
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次に(その55)を検算してみたい.
j〜k±√kのとき,
(j+1)(2k−j)=(k+√k+1)(k−√k)
あるいは
(j+1)(2k−j)=(k−√k+1)(k+√k)
であって,いずれの場合であっても
(j+1)(2k−j)=k^2−k
k!〜(2k+1)^(1/2}{π/4・k(k−1)/(2k+1)}^k
k!/k^k〜(2k+1)^(1/2}{π/8}^k
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[結論]両者を比較すると,前者の方がより正確であると考えられるが,重要なことは,空間充填2(2^n−1)面体もスターリング近似をよく模する多面体であって,偶数次元だけの検討であっても
k!/k^k〜(2k)^(1/2}(1/e)^n
の(2k)^(1/2}が自然にでてくるという点である.
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