Hvad er gamma-funktionen?

Vi lærer temmelig tidligt i vores matematikkarriere, at faktoriel, defineret for ikke-negative heltal n, er en måde at beskrive gentagen multiplikation på. Det betegnes ved brug af et udråbstegn. For eksempel:

Den ene undtagelse fra denne definition er nul factorial, hvor 0! = 1. Når vi ser på disse værdier for fabrikken, kunne vi parre n med n!. Dette ville give os punkterne (0, 1), (1, 1), (2, 2), (3, 6), (4, 24), (5, 120), (6, 720), og så på.

Definitionen af ​​gammafunktionen er meget kompleks. Det involverer en kompliceret formel, der ser meget mærkelig ud. Gamma-funktionen bruger nogle beregninger i sin definition såvel som nummer e I modsætning til mere kendte funktioner, såsom polynomer eller trigonometriske funktioner, defineres gammafunktionen som det forkerte integral af en anden funktion.

Definitionen af ​​gammafunktionen kan bruges til at demonstrere et antal identiteter. En af de vigtigste af disse er, at Γ ( z + 1 ) = z Γ( z ). Vi kan bruge dette, og det faktum, at Γ (1) = 1 fra den direkte beregning:

instagram viewer

Men vi behøver ikke kun at indtaste hele tal i gamma-funktionen. Ethvert komplekst tal, der ikke er et negativt heltal, ligger inden for dommerfunktionen. Dette betyder, at vi kan udvide fabrikken til at omfatte andre tal end ikke-heltal. Af disse værdier er et af de mest kendte (og overraskende) resultater, at Γ (1/2) = √π.

Et andet resultat, der ligner det sidste, er, at Γ (1/2) = -2π. Faktisk producerer gamma-funktionen altid et output af et multiplum af kvadratroten af ​​pi, når et ulige multipel på 1/2 indlæses i funktionen.

Gamma-funktionen vises i mange, tilsyneladende ikke-relaterede, matematikfelter. Især er generaliseringen af ​​fabrikken leveret af gammafunktionen nyttig i nogle kombinatoriske problemer og sandsynlighedsproblemer. Nogle sandsynlighedsfordelinger defineres direkte med hensyn til gammafunktionen. For eksempel angives gamma-fordelingen med hensyn til gamma-funktionen. Denne fordeling kan bruges til at modellere tidsintervallet mellem jordskælv. Studerendes t distribution, som kan bruges til data, hvor vi har en ukendt populationsstandardafvigelse, og chi-kvadratfordelingen er også defineret med hensyn til gammafunktionen.