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【趣味數(shù)學(xué)題】歐拉階乘積分

2021-08-28 08:51 作者:AoiSTZ23  | 我要投稿

鄭濤(Tao Steven Zheng)著

【問題】

1729年,歐拉(Leonhard Euler, 1707-1783)發(fā)現(xiàn)了此定積分:

%5Cint_0%5E1%20%7B%5Cleft(-%5Cln%20s%5Cright)%7D%5E%7Bn%7D%20ds%20

證明定積分%5Cint_0%5E1%20%7B%5Cleft(-%5Cln%20s%5Cright)%7D%5E%7Bn%7D%20ds伽馬函數(shù)(Gamma function)是相等的;所以,以上定積分等于非負(fù)正整數(shù)(non-negative integers)n階乘(factorial)。

【題解】

t%20%3D%20-%5Cln%20s,那么 s%20%3D%20%7Be%7D%5E%7B-t%7D。所以,?ds%20%3D%20-%7Be%7D%5E%7B-t%7Ddt

當(dāng) s%3D0 時(shí),t%20%3D%20%5Cinfty。當(dāng) s%3D1 時(shí),t%20%3D%200 。因此,原來的定積分變換成

-%5Cint_%5Cinfty%5E0%20%7Bt%7D%5E%7Bn%7D%20%7Be%7D%5E%7B-t%7D%20dt%20%20%5Cint_0%5E%5Cinfty%20%7Bt%7D%5E%7Bn%7D%20%7Be%7D%5E%7B-t%7D%20dt%20。

這個(gè)定積分叫伽馬函數(shù)(Gamma function),定義為

%5CGamma%20(n%2B1)%20%3D%20%5Cint_0%5E%5Cinfty%20%7Bt%7D%5E%7Bn%7D%20%7Be%7D%5E%7B-t%7D%20dt%20%3D%20n!

其中 n非負(fù)正整數(shù)(non-negative integers)。


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