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ガンマ関数の倍数公式のスターリングの公式を用いない証明

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定理

ガンマ関数の倍数公式

Γ(nz)=(2π)1n2nnz12k=0n1Γ(z+kn)

補題

k=1n1sinkπn=21nn

()=k=1n1(isinh(kπin))=(i2)n1k=1n1(ekπinekπin)=(i2)n1eπinn(n1)2k=1n1(1e2kπin)=(i2)n1e(n1)πi2lima11a1k=0n1(ae2kπin)=(i2)n1in+1lima1an1a1=()

ディガンマ関数の倍数公式

nψ(nz)=nlnn+k=0n1ψ(z+kn)
証明

証明

ガンマ関数の倍数公式

補題3を両辺積分して、
lnΓ(nz)=nlnnz+k=0n1lnΓ(z+kn)+CΓ(nz)=Dnnzk=0n1Γ(z+kn)(D:=eC)z=1nを代入して、D=Γ(nn)nk=0n1Γ(1n+kn)=1nk=1n1Γ(kn)=1nk=1n1Γ(kn)Γ(1kn)=1nk=1n1sinkπnπ相反公式=π1n21nnn補題2=(2π)1n2nよって、Γ(nz)=(2π)1n2nnnzk=0n1Γ(z+kn)=(2π)1n2nnz12k=0n1Γ(z+kn)

投稿日:20231211
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著者の記事における命題は大半が自分で発見したものであり、 何かしらの論文などに基づいたものではありません。

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