推广阶乘函数到实数域(伽马函数连乘积)

  • 2023-01-29 18:11:58
  • 来源:哔哩哔哩

阶乘函数,相信我们不会很陌生. 对于高中阶段使用的阶乘函数(通常记为 )的定义域为全体自然数 ,并“规定”了 .


【资料图】

这样的阶乘函数定义为:

由定义可知阶乘函数有以下性质:

我们将尝试由此出发. 根据阶乘的定义,我们知道对于一个 ,有:

写为连乘积形式,有:

同理,我们也有:

两式右边相等,即有:

我们为什么需要这样的一个包含了两个正整数变量的式子呢?其实是因为我们希望能借助  时极限的力量. 如果这样能够帮助化简,那么我们如果能把剩下的  给分离出来(指不在巨算符的上下界),那么把  给分离出来再换  为 ,想必就能得到关于  的表达式了吧.

可惜的是,左右两边一大串的乘法还是比较难以处理的,如果我们能有方法换成加法,那么或许有更多熟悉的极限技巧可以运用. 那么有没有一种函数能变乘为加呢?有,就是对数.

我们在这里为了方便,使用自然对数.

当  时,对于一个正数 ,,可以视为

此时我们可以利用这个性质来化简得到:

这样,就可以把巨算符上的  给成功地拿下来了. 进一步整理得:

由此,已经能看见希望了!

进而把  换成 ,就能得到我们的终极目标:

我们可以验证一下其是否符合我们先前的规定以及性质:

是符合的!至此,我们成功了.

关键词: 终极目标

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