一虐唠、Wallis公式
通常根據(jù)的積分遞推性及其關(guān)于n的單調(diào)性應(yīng)用極限夾逼準(zhǔn)則推導(dǎo)出蓝晒。
令
從而有,即
由得
根據(jù)的單調(diào)性
可知
整理為
由極限夾逼準(zhǔn)則可得出
二幻妓、
的單調(diào)性
對于蹦误,
當(dāng)時,
為增函數(shù);
當(dāng)時强胰,
為減函數(shù)舱沧。
- 不等式法
令,
偶洋,利用均值不等式
可得:
因而熟吏,單調(diào)遞增,
單調(diào)遞減涡真;又
知
分俯,
均有極限,取對數(shù)后用L'Hospital法則可得極限為
哆料。
- 函數(shù)法
還可以用的導(dǎo)數(shù)來判斷單調(diào)性:
當(dāng)時
為增函數(shù)缸剪,由
知
,即
為減函數(shù)东亦;反之杏节,當(dāng)
時,
為增函數(shù)典阵。
當(dāng)時奋渔,
,
為增函數(shù)壮啊;當(dāng)
時嫉鲸,
,
為減函數(shù)歹啼。
三玄渗、Stirling公式
直接帶入Wallis公式即可驗證。以下為啟發(fā)式尋找方法狸眼。
尋找
的漸進(jìn)等式藤树,即尋找滿足條件
的數(shù)列
。
當(dāng)
時拓萌,
岁钓,
過大;
當(dāng)
時微王,令
屡限,則由
知級數(shù)
收斂,從而
炕倘,
過大钧大;
受(2.1)式啟發(fā),令
激才,
,利用
單調(diào)遞增趨于
的結(jié)論,可得
知
嚴(yán)格單調(diào)遞增瘸恼,
劣挫,
過小东帅;
令
压固,
,利用
單調(diào)遞減趨于
的結(jié)論靠闭,可得
正項級數(shù)單調(diào)遞減帐我,
極限存在。將數(shù)列整理為
愧膀,帶入Wallis公式:
此時極限不能為大于0的常數(shù)拦键,否則上式無法成立¢萘埽可知芬为,
,
過大蟀悦;
由(4.1)式中有
媚朦,調(diào)整
,
日戈,
驗證單調(diào)性:求取極限值:將數(shù)列整理為
询张,帶入Wallis公式:
從而,浙炼。
調(diào)整后份氧,就能滿足條件
,從而
第4鼓拧、5兩步也可以設(shè)
半火,則
1.斂散性條件滿足時,需
2.帶入Wallis公式:從而
時季俩,
的極限為非零常數(shù)钮糖。
四、Euler常數(shù)
- 級數(shù)
發(fā)散酌住,因為
店归,由比較判別法可證得。
- 積分縮放法可得
酪我,得
![]()
或由得到基本不等式
消痛,得
,也可得到有下界的結(jié)論都哭。
秩伞,單調(diào)遞減逞带。
從而極限存在。
在分析算法復(fù)雜度時常會用到
五纱新、Gamma函數(shù)
階乘在實數(shù)集上的延拓
- Eular的推導(dǎo)方法
- 首先發(fā)現(xiàn)了式子
證明如下:
![]()
- 帶入
觀察
其中使用了Wallis公式:
因為Wallis公式處理了展氓。
- 處理積分式:
由分部積分,得
整理為:
由于e具有任意性脸爱,令遇汞,且令
,
簿废,帶入上式
對式子使用L'Hospital法則空入,得:
,
從而有
做變化得到
族檬,即:
![]()
- Gamma分布
由可定義Gamma分布為:
令歪赢,得
3、基本性質(zhì)
- 類似Stirling公式:
六导梆、Poisson-Gamma duality
- Poisson分布:
- Gamma分布:
轨淌,可看做Poisson分布在實數(shù)集上的延拓
- Binomial分布:
- Beta分布:
,均勻分布的順序統(tǒng)計量
服從
- Poisson-Gamma duality性質(zhì):
考慮
分布下成功的次數(shù)不超過k次的概率看尼,等價于順序統(tǒng)計量
不成功的總概率递鹉,即
由于Binomial分布的極限形式為Poisson分布,Gamma分布又與Poisson分布相關(guān)藏斩,故而令躏结,帶入上式
在條件下,得到
令得
狰域,即
又得到了Gamma函數(shù)媳拴。可見由Poisson-Gamma duality性質(zhì)可以更容易推到出Gamma函數(shù)兆览。
latex公式查詢
參考文章
- LDA-math - 神奇的 Gamma 函數(shù)
- Philip J. Davis屈溉,Leonhard Euler’s Integral: A Historical Profile of the Gamma Function
- 揭秘Stirling公式
- Expectation of Geometric Distribution
- Variance of Geometric Distribution
- Expectation of Binomial Distribution
- Variance of Binomial Distribution
- Binomial Distribution Approximated by Poisson Distribution
- LDA-math - 認(rèn)識 Beta/Dirichlet 分布
- Derivative of Gamma Function at 1