Graf funkce gama pro reálná čísla.
Gama funkce (někdy také označovaná jako Eulerův integrál druhého druhu ) je zobecněním faktoriálu pro obor komplexních čísel . Používá se v mnoha oblastech matematiky , např. pro popis některých rozdělení pravděpodobnosti .
Funkce je značena pomocí řeckého písmene gama a je definována jako holomorfní rozšíření integrálu:
Γ
(
z
)
=
∫
0
∞
t
z
−
1
e
−
t
d
t
{\displaystyle \Gamma (z)=\int _{0}^{\infty }t^{z-1}\mathrm {e} ^{-t}\,\mathrm {d} t}
Ačkoliv integrál samotný konverguje jen, je-li reálná část z kladná, gama funkce je definována pro libovolné komplexní číslo, kromě nekladných celých čísel .
Vlastnosti
Funkce
Γ
{\displaystyle \Gamma }
je spojitá pro
z
>
0
{\displaystyle z>0}
. Funkce
Γ
{\displaystyle \Gamma }
diverguje pro celá
z
≤
0
{\displaystyle z\leq 0}
. Tyto body jsou póly prvního řádu a odpovídající rezidua jsou
Res
z
=
k
,
k
∈
Z
,
k
≤
0
Γ
(
z
)
=
(
−
1
)
−
k
Γ
(
−
k
)
{\displaystyle \operatorname {Res} _{z=k,k\in \mathbb {Z} ,k\leq 0}\Gamma (z)={\frac {(-1)^{-k}}{\Gamma (-k)}}}
. Jiné singularity nemá a jedná se tedy o funkci meromorfní v celém oboru
C
{\displaystyle \mathbb {C} }
.
Pro n -tou derivaci platí vztah
Γ
(
n
)
(
z
)
=
∫
0
∞
t
z
−
1
e
−
t
ln
n
t
d
t
{\displaystyle \Gamma ^{(n)}(z)=\int \limits _{0}^{\infty }t^{z-1}\mathrm {e} ^{-t}\ln ^{n}t\,\mathrm {d} t}
.
V oblasti kladných reálných čísel má gama funkce minimum v bodě
x
≈
1,461
6
{\displaystyle x\approx 1{,}461\,6}
.
Užitečné vztahy
Γ
(
n
2
)
=
π
(
n
−
2
)
!
!
2
n
−
1
2
{\displaystyle \Gamma \left({\tfrac {n}{2}}\right)={\sqrt {\pi }}{\frac {(n-2)!!}{2^{\frac {n-1}{2}}}}}
Γ
(
z
+
1
)
=
z
Γ
(
z
)
{\displaystyle \Gamma (z+1)=z\Gamma (z)\,}
Γ
(
z
)
Γ
(
1
−
z
)
=
π
sin
π
z
pro
0
<
z
<
1
{\displaystyle \Gamma (z)\Gamma (1-z)={\frac {\pi }{\sin {\pi z}}}\;{\mbox{ pro }}0<z<1}
Γ
(
z
)
Γ
(
z
+
1
2
)
=
π
2
2
z
−
1
Γ
(
2
z
)
{\displaystyle \Gamma (z)\Gamma \left(z+{\frac {1}{2}}\right)={\frac {\sqrt {\pi }}{2^{2z-1}}}\Gamma (2z)}
Některé hodnoty
x
{\displaystyle x}
Γ
(
x
)
{\displaystyle \Gamma (x)}
−
2
{\displaystyle -2}
nedefinováno
−
3
2
{\displaystyle -{\frac {3}{2}}}
4
π
3
{\displaystyle {\frac {4{\sqrt {\pi }}}{3}}}
−
1
{\displaystyle -1}
nedefinováno
−
1
2
{\displaystyle -{\frac {1}{2}}}
−
2
π
{\displaystyle -2{\sqrt {\pi }}}
0
{\displaystyle 0}
nedefinováno
1
2
{\displaystyle {\frac {1}{2}}}
π
{\displaystyle {\sqrt {\pi }}}
1
{\displaystyle 1}
0
!
=
1
{\displaystyle 0!=1}
3
2
{\displaystyle {\frac {3}{2}}}
π
2
{\displaystyle {\frac {\sqrt {\pi }}{2}}}
2
{\displaystyle 2}
1
!
=
1
{\displaystyle 1!=1}
5
2
{\displaystyle {\frac {5}{2}}}
3
π
4
{\displaystyle {\frac {3{\sqrt {\pi }}}{4}}}
3
{\displaystyle 3}
2
!
=
2
{\displaystyle 2!=2}
7
2
{\displaystyle {\frac {7}{2}}}
15
π
8
{\displaystyle {\frac {15{\sqrt {\pi }}}{8}}}
4
{\displaystyle 4}
3
!
=
6
{\displaystyle 3!=6}
Grafy
Související články
Externí odkazy