【高中数学拓展】斯特林公式证明

您所在的位置:网站首页 斯特林公式lnn!=nlnn-n证明 【高中数学拓展】斯特林公式证明

【高中数学拓展】斯特林公式证明

2024-07-09 19:59| 来源: 网络整理| 查看: 265

    高中生自行整理,如有错误,欢迎指出,不胜感激。

    斯特林公式(Stirling's approximation)是一条用来取n的阶乘的近似值的数学公式。一般来说,阶乘的计算复杂度为线性。当要为某些极大大的n求阶乘时,常见的方法复杂度不可接受。斯特林公式能够将求解阶乘的复杂度降低到对数级。而且,即使在n很小的时候,斯特林公式的取值已经十分准确。

    斯特林公式如下:

n%20!%3D%5Csqrt%7B2%20%5Cpi%20n%7D%20%5Ccdot%5Cleft(%5Cfrac%7Bn%7D%7B%5Cmathrm%7Be%7D%7D%5Cright)%5En%20%5Ccdot%20%5Cmathrm%7Be%7D%5E%7B%5Cfrac%7B%5Ctheta%7D%7B12%20n%7D%7D%20%5Cquad(0%3C%5Ctheta%3C1)

    我们已经知道ln(1+x)与ln(1-x)的泰勒展开:

%5Cln%20(1%2Bx)%3Dx-%5Cfrac%7Bx%5E2%7D%7B2%7D%2B%5Cfrac%7Bx%5E3%7D%7B3%7D-%5Ccdots%2B(-1)%5E%7Bn-1%7D%20%5Cfrac%7Bx%5En%7D%7Bn%7D%2B%5Ccdots%20%5Cquad(-1%3Cx%20%5Cleq%201)

%E5%B0%86x%E6%9B%BF%E6%8D%A2%E4%B8%BA-x%3A%0A%5Cln%20(1-x)%3D-x-%5Cfrac%7Bx%5E2%7D%7B2%7D-%5Cfrac%7Bx%5E3%7D%7B3%7D-%5Ccdots-%5Cfrac%7Bx%5En%7D%7Bn%7D-%5Ccdots%20%5Cquad(-1%3Cx%3C1)

%E4%B8%A4%E8%80%85%E7%9B%B8%E5%87%8F%E5%8E%BB%E5%BE%97%E5%88%B0%EF%BC%9A%0A%5Cln%20%5Cfrac%7B1%2Bx%7D%7B1-x%7D%3D2%20x%5Cleft(1%2B%5Cfrac%7Bx%5E2%7D%7B3%7D%2B%5Cfrac%7Bx%5E4%7D%7B5%7D%2B%5Ccdots%2B%5Cfrac%7Bx%5E%7B2%20m%7D%7D%7B2%20m%2B1%7D%2B%5Ccdots%5Cright)%20%5Cquad(-1%3Cx%3C1)

    设x=1/(2n+1) ,n=1,2,3,···,得:

%5Cfrac%7B1%2Bx%7D%7B1-x%7D%3D%5Cfrac%7B1%2B%5Cfrac%7B1%7D%7B2%20n%2B1%7D%7D%7B1-%5Cfrac%7B1%7D%7B2%20n%2B1%7D%7D%3D%5Cfrac%7B2%20n%2B2%7D%7B2%20n%7D%3D%5Cfrac%7Bn%2B1%7D%7Bn%7D

    所以上式子就变为了:%5Cln%20%5Cfrac%7Bn%2B1%7D%7Bn%7D%3D%5Cfrac%7B2%7D%7B2%20n%2B1%7D%5Cleft%5B1%2B%5Cfrac%7B1%7D%7B3%7D%20%5Ccdot%20%5Cfrac%7B1%7D%7B(2%20n%2B1)%5E%7B2%7D%7D%2B%5Cfrac%7B1%7D%7B5%7D%20%5Ccdot%20%5Cfrac%7B1%7D%7B(2%20n%2B1)%5E%7B4%7D%7D%2B%5Ccdots%5Cright%5D

%5Cleft(n%2B%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7D%5Cright)%20%5Cln%20%5Cleft(1%2B%5Cfrac%7B1%7D%7Bn%7D%5Cright)%3D%5Cleft%5B1%2B%5Cfrac%7B1%7D%7B3%7D%20%5Ccdot%20%5Cfrac%7B1%7D%7B(2%20n%2B1)%5E%7B2%7D%7D%2B%5Cfrac%7B1%7D%7B5%7D%20%5Ccdot%20%5Cfrac%7B1%7D%7B(2%20n%2B1)%5E%7B4%7D%7D%2B%5Ccdots%5Cright%5D

    而右边的式子



【本文地址】


今日新闻


推荐新闻


CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3