aboutsummaryrefslogtreecommitdiffstats
path: root/buch/chapters/040-rekursion
diff options
context:
space:
mode:
authorAndreas Müller <andreas.mueller@ost.ch>2022-02-20 17:05:15 +0100
committerAndreas Müller <andreas.mueller@ost.ch>2022-02-20 17:05:15 +0100
commit0a52802fb9e66c9de2a5ea07ee9dc74dbfed06e4 (patch)
treeb890ead4f3af1b6f66a79c7165410e484028578c /buch/chapters/040-rekursion
parentmore elliptic function stuff (diff)
downloadSeminarSpezielleFunktionen-0a52802fb9e66c9de2a5ea07ee9dc74dbfed06e4.tar.gz
SeminarSpezielleFunktionen-0a52802fb9e66c9de2a5ea07ee9dc74dbfed06e4.zip
Satz von Carlson
Diffstat (limited to 'buch/chapters/040-rekursion')
-rw-r--r--buch/chapters/040-rekursion/beta.tex8
-rw-r--r--buch/chapters/040-rekursion/gamma.tex47
2 files changed, 52 insertions, 3 deletions
diff --git a/buch/chapters/040-rekursion/beta.tex b/buch/chapters/040-rekursion/beta.tex
index 1c0861a..ea847bc 100644
--- a/buch/chapters/040-rekursion/beta.tex
+++ b/buch/chapters/040-rekursion/beta.tex
@@ -233,7 +233,13 @@ B(x,y) = \frac{\Gamma(x)\Gamma(y)}{\Gamma(x+y)}
berechnet werden.
\end{satz}
-\subsubsection{Der Wert von $\Gamma(\frac12)$?}
+\subsubsection{Nochmals der Wert von $\Gamma(\frac12)$?}
+Der Wert von $\Gamma(\frac12)=\sqrt{\pi}$ wurde bereits in
+\eqref{buch:rekursion:gamma:wert12}
+direkt mit Hilfe der Integraldefinition berechnet.
+Hier wird eine alternative Berechnungsmöglichkeit mit Hilfe der
+Beta-Funktion vorgestellt.
+
Als Anwendung der Formel~\eqref{buch:rekursion:gamma:betagamma}
untersuchen wir den Fall $y=1-x$.
In diesem Fall wird der Nenner zu $\Gamma(x+1-x)=\Gamma(1)=1$ und damit
diff --git a/buch/chapters/040-rekursion/gamma.tex b/buch/chapters/040-rekursion/gamma.tex
index 1a2d155..737cf7f 100644
--- a/buch/chapters/040-rekursion/gamma.tex
+++ b/buch/chapters/040-rekursion/gamma.tex
@@ -494,6 +494,28 @@ die Werte der Fakultät annimmt.
\label{buch:rekursion:fig:gamma}}
\end{figure}
+\subsubsection{Der Wert $\Gamma(\frac12)$}
+Die Integraldarstellung kann dazu verwendet werden, $\Gamma(\frac12)$
+zu berechnen.
+Dazu verwendet man die Substition $t=s^2$ in der Integraldefinition
+der Gamma-Funktion und berechnen
+\begin{align}
+\Gamma({\textstyle\frac12})
+&=
+\int_0^\infty t^{-\frac12} e^{-t}\,dt
+=
+\int_0^\infty s^{-1} e^{-s^2}\cdot 2s\,ds
+=
+2\int_0^\infty e^{-s^2}\,ds
+=
+\int_{-\infty}^\infty e^{-s^2}\,ds
+=
+\sqrt{\pi}.
+\label{buch:rekursion:gamma:betagamma}
+\end{align}
+Der Integrand im letzten Integral ist die Wahrscheinlichkeitsdichte
+einer Normalverteilung, deren Integral wohlbekannt ist.
+
\subsubsection{Alternative Lösungen}
Die Funktion $\Gamma(z)$ ist nicht die einzige Funktion, die natürlichen
Zahlen die Werte $\Gamma(n+1) = n!$ der Fakultät annimmt.
@@ -515,8 +537,28 @@ in grün.
Die Punkte $(n,(n-1)!)$ sind in blau bezeichnet, sie sind beiden Graphen
gemeinsam.
+In Abschnitt~\ref{buch:funktionentheorie:subsection:satz-von-carlson}
+wir mit Mitteln der komplexen Funktionentheorie gezeigt, dass eine
+Funktion, die für ganzzahlige Argument mit $\Gamma(x)$ zusammenfällt
+und sich im Rest der rechten Halbebene nur durch eine beschränkte
+Funktion von $\Gamma(x)$ unterscheidet, mit $\Gamma(x)$
+identisch sein muss.
+Von Wielandt stammt das folgende, noch etwas speziellere Resultat,
+welches hier nicht bewiesen wird.
+
+\begin{satz}[Wielandt]
+Ist $f(z)$ eine für $\operatorname{Re}z>0$ definiert Funktion mit
+den folgenden drei Eigenschaften
+\begin{enumerate}
+\item $f(1)=1$
+\item $f(z+1)=zf(z)$ für $\operatorname{Re}z>0$
+\item $f(z)$ ist beschränkt im Streifen $1\le \operatorname{Re}z< 2$
+\end{enumerate}
+Dann ist $ f(z) = \Gamma(z) $.
+\end{satz}
-
+% XXX Gamma in the interval (1,2)
+%Man beachte, dass
\subsubsection{Laplace-Transformierte der Potenzfunktion}
Die Integraldarstellung der Gamma-Funktion erlaubt jetzt auch, die
@@ -548,6 +590,7 @@ Durch die Substitution $st = u$ oder $t=\frac{u}{s}$ wird daraus
\frac{1}{s^\alpha}\int_0^\infty u^{\alpha} e^{-u}\,du
=
\frac{1}{s^\alpha} \Gamma(\alpha+1).
+\qedhere
\]
\end{proof}
@@ -599,7 +642,7 @@ Daraus ergibt sich für $\Gamma(z)$ der Ausdruck
\[
\Gamma(z) = \frac{\Gamma(1)}{z} + f(z) = \frac{1}{z} + f(z).
\]
-Die Gamma-Funktion hat daher and er Stelle $z=0$ einen Pol erster Ordnung.
+Die Gamma-Funktion hat daher an der Stelle $z=0$ einen Pol erster Ordnung.
\subsubsection{Ausdehnung auf $\operatorname{Re}z<0$}
Die Integralformel konvergiert nicht für $\operatorname{Re}z\le 0$.