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La función Gamma y la función Pi

He estado estudiando la ecuación diferencial, en particular de funciones especiales.

Euler de la función Gamma, y de Gauss función Pi son esencialmente las mismas, diferenciándose sólo por un desplazamiento de una unidad.

para $z\in\mathbb C,\qquad {\frak R} (z)>0$

$$\Gamma(z)=\int\limits_0^\infty x^{z-1}e^{-x}\,\mathrm dx$$

$$\Pi(z)=\Gamma(z+1)=\int\limits_0^\infty x^ze^{-x}\,\mathrm dx$$

Extender el concepto de factorial (que sólo está definida para los números enteros positivos).

$$\Gamma(z+1)=\Pi(z)=z!,\qquad z\in\mathbb Z \geq0$$


La función Pi parece ser una más análogo natural del factorial (It doesnt introducir la unidad de desplazamiento). Mi libro de texto se usa exclusivamente en la función Gamma, y doesnt mencionar la función Pi. Me preguntaba si hay buenas razones para centrarse en la función Gamma (presumiblemente hace algunos cálculos más simples, más abajo de la línea).


La mejor razón que se me ocurre por mi cuenta es que para calcular transformadas de Laplace

$$\mathcal L\big\{ t^r\big\}=\frac{\Pi(r)}{s^{r+1}}=\frac{\Gamma(r+1)}{s^{r+1}},\qquad r\geq-1 \in\mathbb R$$ El uso de la función Gamma aquí conserva cierta simetría. No estoy seguro de que este es el motivo o si hay algunas sutilezas estoy completamente ausente.

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Eric Naslund Puntos 50150

Ya que usted menciona, transformadas de Laplace, en su forma actual $\Gamma(s)$ es la transformada de Mellin $e^{-x}$.

Aquí es otra razón por la que es quizá la más convincente. La medida de Haar de un subconjunto $S\subset \mathbb{R}^\times$ del grupo multiplicativo de los números reales es $\int_{x\in S} \frac{dt}{t}$, por lo que la medida de $\frac{dt}{t}$ sobre la recta real es natural. La función Gamma es un análogo de una suma de Gauss, y es la integral de la función multiplicativa $x^s$ contra el aditivo función de $e^{-x}$ sobre la medida del grupo.

Este problema se planteó en Matemáticas de Desbordamiento, y recibió un gran número de upvotes allí. Echa un vistazo a las respuestas que aparecen en este hilo: http://mathoverflow.net/questions/20960/why-is-the-gamma-function-shifted-from-the-factorial-by-1

3voto

james Puntos 101

Este tema es tratado en el libro de La Función Gamma por James Bonnar. El $\Pi(z)=z!$ notación es debido a Gauss y es que a veces se encuentra en la literatura antigua. La notación $\Gamma(z+1)=z!$ es debido a Legendre. Legendre de la motivación para la normalización no parecen ser conocidos. Cornelius Lanczos llamó "desprovisto de cualquier racionalidad" y que en su lugar el uso de $z!$. Legendre de la fórmula de simplificar un par de fórmulas, pero complica la mayoría de los demás.

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