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【趣味数学题】欧拉阶乘积分

2021-08-28 08:51 作者:AoiSTZ23  | 我要投稿

郑涛(Tao Steven Zheng)著

【问题】

1729年,欧拉(Leonhard Euler, 1707-1783)发现了此定积分:

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

证明定积分%5Cint_0%5E1%20%7B%5Cleft(-%5Cln%20s%5Cright)%7D%5E%7Bn%7D%20ds伽马函数(Gamma function)是相等的;所以,以上定积分等于非负正整数(non-negative integers)n阶乘(factorial)。

【题解】

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

s%3D0 时,t%20%3D%20%5Cinfty。当 s%3D1 时,t%20%3D%200 。因此,原来的定积分变换成

-%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

这个定积分叫伽马函数(Gamma function),定义为

%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非负正整数(non-negative integers)。


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