數學高難度系列:證明伽瑪函數積分的一些重要推論

2021-01-10 電子通信和數學

銜接上一篇《伽瑪函數積分與自然常數e的無窮級數之間的重要關係》其中p(x)是關於x的整數系多項式,此外有關e的無窮級數都可以寫成分數形式,其中分母均為A,如下圖樣式,將p(x)放入到伽瑪函數積分中,其結果是一定是一個整數,這個整數我們假設等於A

我們將e^3寫成如下傻瓜的樣式,

將這個傻瓜式的變換帶入到上式的伽瑪函數,如下圖

所以得到如下樣式

根據已經掌握的微積分知識,上述公式可以拆分成兩個積分公式

所以有如下兩個重要結果,我們就來證明如下的結果,為什麼

首先第一個,你必須知道一個重要的極限n趨於∞時:x^n/n!=0,況且x的區間式0-3之間,所以這個定積分的結果可以理解為非常非常小

最難的時分析如下積分,如何證明這個這個積分的結果是一個整數。

這個積分中的X是從3開始的,可以理解為向左移動了3個單位,可以看成是一個新的積分

為了讓x從0開始,我們將x向左平移3個單位,如下圖

帶入式子中,就是如下的結果

式子中x^n被(x+3)^n替代了,而p(x)可以是任意整數系多項式,所以p(x)可以等於如下圖

我們繼續進行換元,如下圖

將變換的結果帶入到式子中,

而藍布部分仍是一個整數系多項式,所以結果就是一個整數

我們就證明了這個神奇的結論。伽瑪函數和無窮級數e之間的奧秘就在於此。

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