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<h5 style="margin: 0px; line-height: 3.428em; color: rgb(34, 61, 103); font-family: 'malgun gothic',dotum,gulim,sans-serif; font-size: 1.166em; background-position: 0px 100%;">이 항목의 스프링노트 원문주소</h5>
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<h5 style="margin: 0px; line-height: 3.428em; color: rgb(34, 61, 103); font-family: 'malgun gothic',dotum,gulim,sans-serif; font-size: 1.166em; background-position: 0px 100%;">이 항목의 스프링노트 원문주소==
  
 
* [[감마함수]]
 
* [[감마함수]]
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==개요</h5>
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==개요==
  
 
* 팩토리얼 함수의 정의역을 복소수로 확장하는 함수이다.
 
* 팩토리얼 함수의 정의역을 복소수로 확장하는 함수이다.
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==정의</h5>
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==정의==
  
 
*  실수부가 <math>\Re s>0</math>인 복소수 <math>s>0</math>에 대하여 다음과 같이 정의<br><math>\Gamma(s) = \int_0^\infty e^{-t} t^{s} \frac{dt}{t}</math><br>
 
*  실수부가 <math>\Re s>0</math>인 복소수 <math>s>0</math>에 대하여 다음과 같이 정의<br><math>\Gamma(s) = \int_0^\infty e^{-t} t^{s} \frac{dt}{t}</math><br>
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==해석적확장</h5>
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==해석적확장==
  
 
* [[해석적확장(analytic continuation)]]
 
* [[해석적확장(analytic continuation)]]
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==함수의 그래프</h5>
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==함수의 그래프==
  
 
* <math>-4<s<4</math>의 범위에서 다음과 같은 그래프를 가짐<br>[/pages/3197800/attachments/3140461 gamma.jpg]<br>
 
* <math>-4<s<4</math>의 범위에서 다음과 같은 그래프를 가짐<br>[/pages/3197800/attachments/3140461 gamma.jpg]<br>
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==무한곱표현</h5>
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==무한곱표현==
  
 
<math>\Gamma(z) &= \frac{e^{-\gamma z}}{z} \prod_{n=1}^\infty \left(1 + \frac{z}{n}\right)^{-1} e^{z/n}</math>
 
<math>\Gamma(z) &= \frac{e^{-\gamma z}}{z} \prod_{n=1}^\infty \left(1 + \frac{z}{n}\right)^{-1} e^{z/n}</math>
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==반사공식</h5>
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==반사공식==
  
 
* <math>\Gamma(1-z) \; \Gamma(z) = {\pi \over \sin{(\pi z)}} \,\!</math>
 
* <math>\Gamma(1-z) \; \Gamma(z) = {\pi \over \sin{(\pi z)}} \,\!</math>
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==곱셈공식</h5>
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==곱셈공식==
  
 
*  이항<br><math>\Gamma(z) \; \Gamma\left(z + \frac{1}{2}\right) = 2^{\frac{1}{2}-2z} \; \sqrt{2\pi} \; \Gamma(2z) \,\!</math><br><math>2^{2z}\Gamma(z) \; \Gamma\left(z + \frac{1}{2}\right) = 2\sqrt{\pi}\;\Gamma(2z)</math><br>
 
*  이항<br><math>\Gamma(z) \; \Gamma\left(z + \frac{1}{2}\right) = 2^{\frac{1}{2}-2z} \; \sqrt{2\pi} \; \Gamma(2z) \,\!</math><br><math>2^{2z}\Gamma(z) \; \Gamma\left(z + \frac{1}{2}\right) = 2\sqrt{\pi}\;\Gamma(2z)</math><br>
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<h5 style="line-height: 3.428em; margin: 0px; color: rgb(34, 61, 103); font-family: 'malgun gothic',dotum,gulim,sans-serif; font-size: 1.166em; background-position: 0px 100%;">적분표현</h5>
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<h5 style="line-height: 3.428em; margin: 0px; color: rgb(34, 61, 103); font-family: 'malgun gothic',dotum,gulim,sans-serif; font-size: 1.166em; background-position: 0px 100%;">적분표현==
  
 
*  Binet's second expression<br><math>\operatorname{Re} z > 0 </math> 일 때, <math>\log \Gamma(z)=(z-\frac{1}{2})\log z -z+\frac{1}{2}\log 2\pi+ 2\int_0^{\infty}\frac{\tan^{-1}(t/z)}{e^{2\pi t} -1}dt</math><br>http://dlmf.nist.gov/5/9/ 참고<br>
 
*  Binet's second expression<br><math>\operatorname{Re} z > 0 </math> 일 때, <math>\log \Gamma(z)=(z-\frac{1}{2})\log z -z+\frac{1}{2}\log 2\pi+ 2\int_0^{\infty}\frac{\tan^{-1}(t/z)}{e^{2\pi t} -1}dt</math><br>http://dlmf.nist.gov/5/9/ 참고<br>
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<h5 style="line-height: 2em; margin: 0px;">Hurwitz 제타함수와의 관계</h5>
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<h5 style="line-height: 2em; margin: 0px;">Hurwitz 제타함수와의 관계==
  
 
*  적당한 상수 R이 존재하여 <math>\Gamma(a)=R{e^{\zeta'(0,a)}}</math><br>
 
*  적당한 상수 R이 존재하여 <math>\Gamma(a)=R{e^{\zeta'(0,a)}}</math><br>
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==쿰머의 푸리에 급수</h5>
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==쿰머의 푸리에 급수==
  
 
* [[로그감마 함수]]의 푸리에 급수<br><math>\begin{eqnarray}\log\Gamma(x)=\log\sqrt{2\pi}-\frac{1}{2}\log(2\sin\pi x)+\frac{1}{2}(\gamma+2\log\sqrt{2\pi})(1-2x)+\frac{1}{\pi}\sum_{k=1}^{\infty}\frac{\log k}{k}\sin 2\pi kx \nonumber \\ =(\frac{1}{2}-x)(\gamma+\log 2)+(1-x)\log \pi -\frac{1}{2}\log(\sin\pi x)+\frac{1}{\pi}\sum_{k=1}^{\infty}\frac{\log k}{k}\sin 2\pi kx \nonumber  \end{eqnarray} </math><br>
 
* [[로그감마 함수]]의 푸리에 급수<br><math>\begin{eqnarray}\log\Gamma(x)=\log\sqrt{2\pi}-\frac{1}{2}\log(2\sin\pi x)+\frac{1}{2}(\gamma+2\log\sqrt{2\pi})(1-2x)+\frac{1}{\pi}\sum_{k=1}^{\infty}\frac{\log k}{k}\sin 2\pi kx \nonumber \\ =(\frac{1}{2}-x)(\gamma+\log 2)+(1-x)\log \pi -\frac{1}{2}\log(\sin\pi x)+\frac{1}{\pi}\sum_{k=1}^{\infty}\frac{\log k}{k}\sin 2\pi kx \nonumber  \end{eqnarray} </math><br>
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==테일러 급수</h5>
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==테일러 급수==
  
 
* [[로그감마 함수]]의 테일러 급수<br><math>\log\Gamma(1+x) =-\gamma x+\sum_{k=2}^{\infty}(-1)^k \frac{\zeta(k)}{k}x^k</math><br>
 
* [[로그감마 함수]]의 테일러 급수<br><math>\log\Gamma(1+x) =-\gamma x+\sum_{k=2}^{\infty}(-1)^k \frac{\zeta(k)}{k}x^k</math><br>
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==Digamma  함수</h5>
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==Digamma  함수==
  
 
* 감마함수의 로그미분으로 정의
 
* 감마함수의 로그미분으로 정의
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==오일러 베타적분</h5>
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==오일러 베타적분==
  
 
<math>B(x,y)=\dfrac{\Gamma(x)\,\Gamma(y)}{\Gamma(x+y)}</math>
 
<math>B(x,y)=\dfrac{\Gamma(x)\,\Gamma(y)}{\Gamma(x+y)}</math>
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==감마함수와 초월수</h5>
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==감마함수와 초월수==
  
 
* 감마함수의 유리수에서의 값이 초월수인지의 문제.
 
* 감마함수의 유리수에서의 값이 초월수인지의 문제.
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==역사</h5>
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==역사==
  
 
* [http://www.luschny.de/math/factorial/history.html The birth of the real factorial function]
 
* [http://www.luschny.de/math/factorial/history.html The birth of the real factorial function]
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==관련된 항목들</h5>
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==관련된 항목들==
  
 
* [[q-감마함수]]
 
* [[q-감마함수]]
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==매스매티카 파일 및 계산 리소스</h5>
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==매스매티카 파일 및 계산 리소스==
  
 
* https://docs.google.com/leaf?id=0B8XXo8Tve1cxZmM5YWZjMzAtZmVjNS00OWUxLWJhZGUtMzMwN2Q4YmI5ZTIz&sort=name&layout=list&num=50
 
* https://docs.google.com/leaf?id=0B8XXo8Tve1cxZmM5YWZjMzAtZmVjNS00OWUxLWJhZGUtMzMwN2Q4YmI5ZTIz&sort=name&layout=list&num=50
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<h5 style="margin: 0px; line-height: 3.428em; color: rgb(34, 61, 103); font-family: 'malgun gothic',dotum,gulim,sans-serif; font-size: 1.166em; background-position: 0px 100%;">사전형태의 자료</h5>
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<h5 style="margin: 0px; line-height: 3.428em; color: rgb(34, 61, 103); font-family: 'malgun gothic',dotum,gulim,sans-serif; font-size: 1.166em; background-position: 0px 100%;">사전형태의 자료==
  
 
* [http://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%90%EB%A7%88%ED%95%A8%EC%88%98 http://ko.wikipedia.org/wiki/감마함수]
 
* [http://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%90%EB%A7%88%ED%95%A8%EC%88%98 http://ko.wikipedia.org/wiki/감마함수]
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==관련도서</h5>
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==관련도서==
  
 
*  The Gamma Function<br>
 
*  The Gamma Function<br>
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==관련논문</h5>
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==관련논문==
  
 
*  Dutka, Jacques. 1991. “The early history of the factorial function.” <em>Archive for History of Exact Sciences</em> 43 (3): 225-249. doi:[http://dx.doi.org/10.1007/BF00389433 10.1007/BF00389433].<br>
 
*  Dutka, Jacques. 1991. “The early history of the factorial function.” <em>Archive for History of Exact Sciences</em> 43 (3): 225-249. doi:[http://dx.doi.org/10.1007/BF00389433 10.1007/BF00389433].<br>
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==블로그</h5>
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==블로그==
  
 
* http://twistedone151.wordpress.com/2008/05/26/monday-math-21-the-gamma-function-part-4/
 
* http://twistedone151.wordpress.com/2008/05/26/monday-math-21-the-gamma-function-part-4/
 
* 구글 블로그 검색 [http://blogsearch.google.com/blogsearch?q=%EA%B0%90%EB%A7%88%ED%95%A8%EC%88%98 http://blogsearch.google.com/blogsearch?q=감마함수]
 
* 구글 블로그 검색 [http://blogsearch.google.com/blogsearch?q=%EA%B0%90%EB%A7%88%ED%95%A8%EC%88%98 http://blogsearch.google.com/blogsearch?q=감마함수]

2012년 11월 1일 (목) 10:33 판

이 항목의 스프링노트 원문주소==    

개요

  • 팩토리얼 함수의 정의역을 복소수로 확장하는 함수이다.
  • 라그랑주(Lagrange)가 이 함수를 나타내기 위해 처음으로 그리스 대문자 감마(Γ)를 사용하였으며, 그 이후로 정식 표기로 굳어짐.
  • 자연수에 대해 팩토리얼과 같은 값을 가지면서 s > 0 일때 logΓ(s) 가 convex 하게 하는 유일한 함수이다.
  • 다음과 같은 중요한 성질을 갖는다
    \(\Gamma(s+1) =s\Gamma(s)\)
    \(\Gamma(1-z) \; \Gamma(z) = {\pi \over \sin{(\pi z)}} \,\!\)
    \(\Gamma(z) \; \Gamma\left(z + \frac{1}{m}\right) \; \Gamma\left(z + \frac{2}{m}\right) \cdots \Gamma\left(z + \frac{m-1}{m}\right) = (2 \pi)^{(m-1)/2} \; m^{1/2 - mz} \; \Gamma(mz)\)
  • 대수다양체의 periods 를 표현하는데 등장하며, \(s\)가 유리수일때의 감마함수의 값이 초월수인지, 그리고 그 값들 사이의 대수적 관계에 대한 문제는 중요 미해결 문제

 

 

정의

  • 실수부가 \(\Re s>0\)인 복소수 \(s>0\)에 대하여 다음과 같이 정의
    \(\Gamma(s) = \int_0^\infty e^{-t} t^{s} \frac{dt}{t}\)
  • \(\Gamma(s+1) =s\Gamma(s)\)
  • 자연수 \(n\)에 대하여 \(\Gamma(n)=(n-1)!\)
  • 가우스의 정의
    \(\Gamma(z) = \lim_{n \to \infty} \frac{n! \; n^z}{z \; (z+1)\cdots(z+n)} \)

 

 

해석적확장

  • 해석적확장(analytic continuation)
  • \(\Gamma(s+1) =s\Gamma(s)\)를 이용하여, 복소평면전체에서 정의된 meromorphic 함수로 이해가능
  • \(s=0,-1,-2\cdots\)에서 폴(pole)을 가진다

 

 

함수의 그래프

  • \(-4<s<4\)의 범위에서 다음과 같은 그래프를 가짐
    [/pages/3197800/attachments/3140461 gamma.jpg]
  • \(s>0\)일 때, \(\ln \Gamma(s)\)의 그래프
    [/pages/3197800/attachments/3140463 logofgamma.jpg]

 

 

 

무한곱표현

\(\Gamma(z) &= \frac{e^{-\gamma z}}{z} \prod_{n=1}^\infty \left(1 + \frac{z}{n}\right)^{-1} e^{z/n}\)

 

 

반사공식

  • \(\Gamma(1-z) \; \Gamma(z) = {\pi \over \sin{(\pi z)}} \,\!\)

(증명)

삼각함수와 무한곱 표현

\(\sin{\pi x} = x \prod _{n=1}^{\infty } \left(1-\frac{x^2}{n^2}\right)\) 과 \(\Gamma(z) &= \frac{e^{-\gamma z}}{z} \prod_{n=1}^\infty \left(1 + \frac{z}{n}\right)^{-1} e^{z/n}\) 를 써서 증명된다. ■

\(\Gamma\left(\frac{1}{2}\right)=\sqrt{\pi}\)

  • 일반적으로 
    \(\Gamma(n+\frac{1}{2})=(\frac{1}{2})_n\sqrt{\pi}\)
    (증명)

\(\Gamma(n+\frac{1}{2})=\Gamma(\frac{2n+1}{2})=(\frac{2n-1}{2})\Gamma(\frac{2n-1}{2})=(\frac{2n-1}{2})(\frac{2n-3}{2})\Gamma(\frac{2n-3}{2})=(\frac{2n-1}{2})\cdots(\frac{1}{2})\Gamma(\frac{1}{2})=\frac{1}{2}\cdot\frac{3}{2}\cdot\frac{2n-1}{2}\sqrt{\pi}=(\frac{1}{2})_n\sqrt{\pi}\)■

 

 

 

 

곱셈공식

  • 이항
    \(\Gamma(z) \; \Gamma\left(z + \frac{1}{2}\right) = 2^{\frac{1}{2}-2z} \; \sqrt{2\pi} \; \Gamma(2z) \,\!\)
    \(2^{2z}\Gamma(z) \; \Gamma\left(z + \frac{1}{2}\right) = 2\sqrt{\pi}\;\Gamma(2z)\)
  • 일반화
    \(\Gamma(z) \; \Gamma\left(z + \frac{1}{m}\right) \; \Gamma\left(z + \frac{2}{m}\right) \cdots \Gamma\left(z + \frac{m-1}{m}\right) = (2 \pi)^{(m-1)/2} \; m^{1/2 - mz} \; \Gamma(mz)\)

 

 

적분표현==
  • Binet's second expression
    \(\operatorname{Re} z > 0 \) 일 때, \(\log \Gamma(z)=(z-\frac{1}{2})\log z -z+\frac{1}{2}\log 2\pi+ 2\int_0^{\infty}\frac{\tan^{-1}(t/z)}{e^{2\pi t} -1}dt\)
    http://dlmf.nist.gov/5/9/ 참고
   
Hurwitz 제타함수와의 관계==    

쿰머의 푸리에 급수

  • 로그감마 함수의 푸리에 급수
    \(\begin{eqnarray}\log\Gamma(x)=\log\sqrt{2\pi}-\frac{1}{2}\log(2\sin\pi x)+\frac{1}{2}(\gamma+2\log\sqrt{2\pi})(1-2x)+\frac{1}{\pi}\sum_{k=1}^{\infty}\frac{\log k}{k}\sin 2\pi kx \nonumber \\ =(\frac{1}{2}-x)(\gamma+\log 2)+(1-x)\log \pi -\frac{1}{2}\log(\sin\pi x)+\frac{1}{\pi}\sum_{k=1}^{\infty}\frac{\log k}{k}\sin 2\pi kx \nonumber \end{eqnarray} \)

 

 

테일러 급수

  • 로그감마 함수의 테일러 급수
    \(\log\Gamma(1+x) =-\gamma x+\sum_{k=2}^{\infty}(-1)^k \frac{\zeta(k)}{k}x^k\)

 

 

Digamma  함수

  • 감마함수의 로그미분으로 정의

\(\psi(x) =\frac{d}{dx} \ln{\Gamma(x)}= \frac{\Gamma'(x)}{\Gamma(x)}\)

 

 

오일러 베타적분

\(B(x,y)=\dfrac{\Gamma(x)\,\Gamma(y)}{\Gamma(x+y)}\)

 

 

감마함수와 초월수

  • 감마함수의 유리수에서의 값이 초월수인지의 문제.
  • 다음 경우가 초월수 임이 알려져 있다
    \(\Gamma(\frac{1}{3})\), \(\Gamma(\frac{2}{3})\), \(\Gamma(\frac{1}{4})\), \(\Gamma(\frac{3}{4})\), \(\Gamma(\frac{1}{6})\), \(\Gamma(\frac{5}{6})\)
  • 미해결 문제. 다음은 초월수인가?
    \(\Gamma(\frac{1}{5})\)
  • 무리수와 초월수 항목 참조

 

 

하위페이지

 

 

역사

 

 

관련된 항목들

 

 

매스매티카 파일 및 계산 리소스

 

사전형태의 자료==    

관련도서

  • The Gamma Function
    • Emil Artin

 

 

관련논문

 

 

 

블로그