■スターリングの公式の図形的証明?(その71)
空間充填2(2^n−1)面体の場合も奇数次元の計算をまとめておきたい.
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奇数次元(n=2k+1)の場合
π^(n/2)/Γ(n/2+1)=π^(k+1/2)/Γ((2k+3)/2)
=π^(k+1/2)/{(2k+1)/2・(2k−1)/2・・・√π)
=(2π)^k/(2k+1)!!
=(4π)^kk!/(2k+1)!
ここで,ウォリスの公式
√π〜(n!)^22^2n/(2n)!√n
√nπ〜(n!)^22^2n/(2n)!
を適用すると
π^(n/2)/Γ(n/2+1)=(4π)^kk!/(2k+1)!
=(π)^k4^kk!/(2k)!(2k+1)
=π^k(πk)^1/2/k!(2k+1)
hj={(j+1)(n−j)/2n^2(n+1)}^1/2
j〜kのとき,
(j+1)(2k−j)=k(k+1)
hj=rとすると,
r^n={k(k+1)/2(2k+1)^2(2k+2)}^k+1/2
={k/4(2k+1)^2}^k+1/2
={k/4(2k+1)^2}^k+1/2
={k/4(2k+1)^2}^k{k/4(2k+1)^2}^1/2
一方,
Vn=(n+1)^(-1/2}・2^n/2/n^n
n=2k+1の場合,
V=(2k+2)^(-1/2}・2^k+1/2/(2k+1)^2k+1
=1/(k+1)^1/2・2^k/(2k+1)^2k(2k+1)
両者を比較すると
π^k(πk)^1/2/k!(2k+1)・{k/4}^k{k/4}^1/2
〜1/(k+1)^1/2・2^k
k!/k^k〜(√πk)/4・(π/8)^k
ちなみに,偶数次元では
k!/k^k〜(ek)^(1/2}{π/8}^k
であるから,定数係数の分だけ近似度が変化したが,本質的な違いはない.
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