こんにちは。今日は、ガンマ関数の重要な公式、Legendreの倍数公式の紹介をしたいと思います。最後まで読んでくれたらうれしいです。
Γ(2z)=22z−1πΓ(z)Γ(z+12)
ガンマ関数とベータ関数の関係式より
B(2z)=Γ(z)Γ(z)Γ(2z)
また、ベータ関数の三角関数を用いた積分表示より
B(z,z)=2∫0π2sin2z−1θcos2z−1θdθ
=222z−1∫0π2sin2z−12θdθ(倍角公式)
=122z−1∫0πsin2z−1ϕdϕ(2θ=ϕと置換)
=222z−1∫0π2sin2z−1ϕdϕ(偶関数の性質)
=122z−1B(z,12)
=122z−1⋅πΓ(z)Γ(z+12)
従って、最初の式と合わせて
Γ(z)Γ(z)Γ(2z)=122z−1⋅Γ(z)πΓ(z+12)
⟺Γ(2z)=22z−1πΓ(z)Γ(z+12)
以上で証明を終わります。一応、途中で使ったベータ関数の三角関数を用いた積分表示について説明します。
B(x,y)=2∫0π2sin2z−1θcos2z−1θdθ
ベータ関数の定義は
B(x,y)=∫01tx−1(1−t)y−1dt
ですから、ここでt=sin2θと置換すれば目的の式を得ます。
今回はここまでです。読んでくださってありがとうございました。
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