Jump to content

Частные значения гамма-функции

Гамма -функция — важная специальная функция в математике . Его конкретные значения могут быть выражены в замкнутой форме для целых и полуцелых аргументов, но для значений в рациональных точках вообще не известны простые выражения. Другие дробные аргументы можно аппроксимировать с помощью эффективных бесконечных произведений, бесконечных рядов и рекуррентных соотношений.

Целые и полуцелые числа [ править ]

Для целочисленных положительных аргументов гамма-функция совпадает с факториалом . То есть,

и, следовательно,

и так далее. Для неположительных целых чисел гамма-функция не определена.

Для положительных полуцелых чисел значения функции определяются точно так:

или, что то же самое, для неотрицательных целых значений n :

где н !! обозначает двойной факториал . В частности,

ОЭИС : A002161
ОЭИС : A019704
ОЭИС : A245884
ОЭИС : A245885

и с помощью формулы отражения ,

ОЭИС : A019707
ПРЕТЕНЗИЯ : A245886
ОЭИС : A245887

Общий рациональный аргумент

По аналогии с формулой полуцелого числа:

где н ! ( q ) обозначает q- й мультифакториал числа n . Численно,

ОЭИС : A073005
ОЭИС : A068466
ОЭИС : A175380
ОЭИС : A175379
ОЭИС : A220086
ОЭИС : A203142 .

Как стремится к бесконечности,

где постоянная Эйлера–Машерони и обозначает асимптотическую эквивалентность .

Неизвестно, являются ли эти константы трансцендентными вообще , но Γ( 1/3 ) и Γ ( 1/4 В. Чудновским ) трансцендентность была показана Г. . Γ( 1 / 4 ) / 4 Трансцендентность √ π также давно известна, и Юрий Нестеренко в 1996 году доказал, что Γ( 1 / 4 ) , π и е п независимы алгебраически .

Число Γ( 1 / 4 ) связана с константой лемнискаты ϖ соотношением

и это было предположено Граменом [1] что

где δ константа Массера-Грэмейна OEIS : A086058 , хотя численная работа Melquiond et al. указывает на то, что это предположение неверно. [2]

Борное вино и сахар [3] обнаружили, что Γ( n / 24 ) можно выразить алгебраически через π , K ( k (1)) , K ( k (2)) , K ( k (3)) и K ( k (6)) где K ( k ( N )) полный эллиптический интеграл первого рода . Это позволяет эффективно аппроксимировать гамма-функцию рациональных аргументов с высокой точностью, используя квадратично сходящиеся среднеарифметико-геометрические итерации. Например:

Другие формулы включают бесконечные произведения

и

где A константа Глейшера-Кинкелина , а G константа Каталана .

Следующие два представления для Γ( 3 / 4 ) дал И. Мезё [4]

и

где θ 1 и θ 4 — две тэта -функции Якоби .

Некоторые значения гамма-функции также можно записать через гипергеометрическую функцию . Например,

и

однако остается открытым вопрос, возможно ли это для всех рациональных входных данных гамма-функции. [5]

Продукты [ править ]

Некоторые идентификаторы продуктов включают в себя:

ОЭИС : A186706
ОЭИС : A220610

В общем:

Другие рациональные отношения включают в себя

[6]

и многие другие соотношения для Γ( n / d ) , где знаменатель d делит 24 или 60. [7]

Воображаемые и сложные аргументы [ править ]

Гамма-функция в мнимой единице i = −1 дает OEIS : A212877 , OEIS : A212878 :

Это также можно выразить через Барнса G -функцию :

Из-за формулы отражения Эйлера и того факта, что , у нас есть выражение для квадрата модуля гамма-функции, оцененного на мнимой оси:

Таким образом, приведенный выше интеграл относится к фазе .

Гамма-функция с другими сложными аргументами возвращает

Другие константы [ править ]

Гамма-функция имеет локальный минимум на положительной вещественной оси.

ОЭИС : A030169

со значением

ОЭИС : A030171 .

Интегрирование обратной гамма-функции вдоль положительной вещественной оси также дает константу Франсена-Робинсона .

На отрицательной действительной оси первые локальные максимумы и минимумы (нули дигамма-функции ):

Приблизительные локальные экстремумы Γ( x )
х С( х ) ОЭИС
−0.504 083 008 264 455 409 258 269 3045 −3.544 643 611 155 005 089 121 963 9933 ОЭИС : A175472
−1.573 498 473 162 390 458 778 286 0437 2.302 407 258 339 680 135 823 582 0396 ОЭИС : A175473
−2.610 720 868 444 144 650 001 537 7157 −0.888 136 358 401 241 920 095 528 0294 ОЭИС : A175474
−3.635 293 366 436 901 097 839 181 5669 0.245 127 539 834 366 250 438 230 0889 ОЭИС : A256681
−4.653 237 761 743 142 441 714 598 1511 −0.052 779 639 587 319 400 760 483 5708 ОЭИС : A256682
−5.667 162 441 556 885 535 849 474 1745 0.009 324 594 482 614 850 521 711 9238 ОЭИС : A256683
−6.678 418 213 073 426 742 829 855 8886 −0.001 397 396 608 949 767 301 307 4887 ОЭИС : A256684
−7.687 788 325 031 626 037 440 098 8918 0.000 181 878 444 909 404 188 101 4174 ОЭИС : A256685
−8.695 764 163 816 401 266 488 776 1608 −0.000 020 925 290 446 526 668 753 6973 ОЭИС : A256686
−9.702 672 540 001 863 736 084 426 7649 0.000 002 157 416 104 522 850 540 5031 ОЭИС : A256687

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Грамейн, Ф. (1981). «О теореме Фукагавы-Гельфонда». Изобретать. Математика . 63 (3): 495–506. Бибкод : 1981InMat..63..495G . дои : 10.1007/BF01389066 . S2CID   123079859 .
  2. ^ Мелькионд, Гийом; Новак, В. Георг; Циммерманн, Пол (2013). «Численное приближение константы Массера – Грамена до четырех десятичных знаков» . Математика. Комп . 82 (282): 1235–1246. дои : 10.1090/S0025-5718-2012-02635-4 .
  3. ^ Борвейн, Дж. М.; Цукер, Эй Джей (1992). «Быстрое вычисление гамма-функции для малых рациональных дробей с использованием полных эллиптических интегралов первого рода». Журнал IMA численного анализа . 12 (4): 519–526. дои : 10.1093/иманум/12.4.519 . МР   1186733 .
  4. ^ -тригонометрические функции Госпера Мезё, Иштван (2013), «Формулы дублирования, включающие тета-функции Якоби и q », Proceedings of the American Mathematical Society , 141 (7): 2401–2410, doi : 10.1090/s0002-9939-2013-11576- 5
  5. ^ Йоханссон, Ф. (2023). Вычисление гамма-функции произвольной точности. Мэйпл Транзакции , 3 (1). дои : 10.5206/mt.v3i1.14591
  6. ^ Вайсштейн, Эрик В. «Гамма-функция» . Математический мир .
  7. ^ Видунас, Раймундас (2005). «Выражения для значений гамма-функции». Кюсюский математический журнал . 59 (2): 267–283. arXiv : математика/0403510 . дои : 10.2206/кюшуйм.59.267 . МР   2188592 .

Дальнейшее чтение [ править ]

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 57236a3e8c7671b709f57c59bc066be8__1720371060
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/57/e8/57236a3e8c7671b709f57c59bc066be8.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Particular values of the gamma function - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)