函數簡介
伽瑪函數(Gamma函數),也叫第二類歐拉積分,是階乘函數在實數域和複數域上的拓展。
,此定義可以用解析開拓原理拓展到整個複數域上,非正整數除外。
曆史背景
1728年,哥德巴赫在考慮數列插值的問題,通俗的說就是把數列的通項公式定義從整數集合延拓到實數集合,例如數列1,4,9,16.....可以用通項公式
自然的表達,即便 n 為實數的時候,這個通項公式也是良好定義的。直觀的說也就是可以找到一條平滑的曲線
通過所有的整數點,從而可以把定義在整數集上的公式延拓到實數集合。一天哥德巴赫開始處理階乘序列,我們可以計算
是否可以計算呢?我們把最初的一些的點畫在坐标軸上,确實可以看到,容易畫出一條通過這些點的平滑曲線。
但是哥德巴赫無法解決階乘往實數集上延拓的這個問題,于是寫信請教尼古拉斯·伯努利和他的弟弟丹尼爾·伯努利,由于歐拉當時和丹尼爾·伯努利在一塊,他也因此得知了這個問題。而歐拉于1729 年完美的解決了這個問題,由此導緻了伽瑪 函數的誕生,當時歐拉隻有22歲。
公式介紹
伽瑪函數表達式:Γ(x)=∫e^(-t)*t^(x-1)dt (積分的下限是0,上限是+∞) 利用分部積分法(integration by parts)我們可以得到
Γ(x)=(x-1)*Γ(x-1) ,而容易計算得出Γ⑴=1,
由此可得,在正整數範圍有:Γ(n+1)=n!
在概率的研究中有一個重要的分布叫做伽瑪分布:
f(x)=λe^(-λx)(λx)^(x-1)/Γ(x) x>=0
=0 x<0
Stirling公式
Gamma 函數從它誕生開始就被許多數學家進行研究,包括高斯、勒讓德、魏爾斯特拉斯、劉維爾等等。這個函數在現代數學分析中被深入研究,在概率論中也是無處不在,很多統計分布都和這個函數相關。Gamma 函數作為階乘的推廣,首先它也有和 Stirling 公式類似的一個結論
Digamma函數
伽瑪函數的對數的導數稱為Digamma函數,記為
。
Digamma函數同調和級數相關,其中
,其中
是歐拉常數。而對于任意x有
。
在複數範圍内,Digamma函數可以寫成
。而Digamma函數的泰勒展開式為
,其中函數
為黎曼zeta函數,是關于黎曼猜想的一個重要函數。
類似伽瑪函數,Digamma函數可以有漸進式:
應用
在Matlab中的應用
其表示N在在N-1到0範圍内的整數階乘。
公式為:gamma(N)=(N-1)*(N-2)*...*2*1
例如:
gamma(6)=5*4*3*2*1
ans=120



















