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虚数単位の階乗の絶対値の値(= | i ! |)

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先に結果を書いておきます:

|i!|=πsinhπ

証明

この有名な公式から導くことができます.

ガンマ関数の相反公式

Γ(z)Γ(1z)=πsinπz(zC)

z=iとし, Γ(1+z)=zΓ(z)より,
iΓ(i)Γ(i)=πsin(iπ)
オイラーの公式より, sinz=isinh(iz)だから,
Γ(i)Γ(i)=πsinhπ
ここで, 両辺へi×(i)=1をかけておきます.
iΓ(i)(iΓ(i))=πsinhπ×1

また, 実数xに対して(zと共役な複素数をzと書く)
Γ(ix)=(1+ix)(2+ix)=(1ix)(2ix)=Γ(ix)
であることから, 共役な複素数の性質より,
|iΓ(i)|2=πsinhπ
右辺は明らかに正なので,
|iΓ(i)|=πsinhπ
式自体はここで止めるべきなんですが, 見た目のインパクトを付け足すために, あえて階乗記号「!」を使って表す(※1)と, ガンマ関数の有名な性質より,


|i!|=πsinhπ

注釈

(※1) 階乗記号はおおむね自然数(あるいは整数)に対して定義されているのが一般的で, 自然数以外に対して「z!」のように表記するのは非推奨だと考えています.

投稿日:2020118
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地頭が悪い 研究するより、ただ「知って」ただ「使う」のが好き

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