■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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