質問<168>
「「階乗」」
日付 99/8/20
質問者 坂田


(-1/2)!というのは定義されていますか?
されているとすればこれはいくらになるのでしょうか?

お返事(武田)
日付 99/8/20
回答者 武田


n!は「nの階乗」と読み、nは正の整数のときに限ります。
ただし、例外として0!=1というのがありますが、質問の
(-1/2)!は負の分数なので、定義からして値は求まり
ません。なにかこういう問題が出てきたのですか?

お便り
日付 99/8/21
回答者 武田


こんにちは。坂田です。
例の階乗の問題ですが、私の計算方法がまずかったのだと思
いますが、積分の問題で出てきました。
あと、正の分数の階乗については、以前どこかで見たことが
あり、\(\sqrt{\quad}\)πを含んだ結果だったような覚えがあります。
以上の理由から、質問させていただいた次第です。

追伸99/10/12


マグロウヒル大学演習「微積分(下)」(Murray R. Spiegel
著 水町 浩 訳)を見ていたら、坂田君の質問した問題らし
きものを発見しました。
    ∞
Γ(n)=∫ xn-1-xdx
    0
とガンマ関数が定義されている。これはn>0に対して収束
する。
次に、ガンマ関数の循環式Γ(n+1)=nΓ(n)、ただし
Γ(1)=1が証明される。
これは、nが正の整数のとき、Γ(n+1)=n!となるので、
階乗関数とも呼ばれている。Γ(6)=5!=120
nが正の整数という条件をうっかりはずすと、
Γ(\(\frac{1}{2}\))=(-\(\frac{1}{2}\))!
という階乗を考えてしまいがちです。

また、正の分数の階乗もうっかり考えがちですが、これは
ガンマ関数の計算がそれらしき雰囲気をかもしているから
です。例えばΓ(\(\frac{5}{2}\))/Γ(\(\frac{1}{2}\))の計算です。
Γ(\(\frac{5}{2}\))/Γ(\(\frac{1}{2}\))=(\(\frac{3}{2}\))Γ(\(\frac{3}{2}\))/Γ(\(\frac{1}{2}\))
=(\(\frac{3}{2}\))(\(\frac{1}{2}\))Γ(\(\frac{1}{2}\))/Γ(\(\frac{1}{2}\))
=3/4

また、Γ(\(\frac{1}{2}\))は定義を使って計算すると、
     ∞
Γ(\(\frac{1}{2}\))=∫ x-\(\frac{1}{2}\)-xdx
     0
x=u2とおくと、
dx=2uduより、
     ∞
Γ(\(\frac{1}{2}\))=∫ u-1-\(u^{2}\)2udu
     0
      ∞
    =2∫ e-\(u^{2}\)du
      0
定積分の計算公式より、
 ∞
∫ e-\(x^{2}\)dx=\(\sqrt{\quad}\)π/2
 0
だから
      ∞
Γ(\(\frac{1}{2}\))=2∫ e-\(u^{2}\)du
      0
    =2×\(\sqrt{\quad}\)π/2
    =\(\sqrt{\quad}\)π
質問の<169>もこの問題に絡んでいるのでしょう。
分からなかった質問が一本の糸で結ばれてホッとしました。