• 1.摘要
  • 2.历史
  • 3.推导
  • 4.收敛速率和误差估计
  • 5.伽玛函数的斯特灵公式
  • 6.斯特灵公式的收敛形式
  • 7.适用于计算器的形式

斯特灵公式

斯特灵公式是一条用来取n阶乘近似值的数学公式。一般来说,当n很大的时候,n阶乘的计算量十分大,所以斯特灵公式十分好用,而且,即使在n很小的时候,斯特灵公式的取值已经十分准确。

公式为:

image

这就是说,对于足够大的整数n,这两个数互为近似值。更加精确地:

image

image

历史

这个公式是亚伯拉罕·棣莫弗首先发现的,形式为:

image,其中c为常数。

斯特灵证明了公式中image。更加精确的形式是雅克·比内发现的。

推导

这个公式,以及误差的估计,可以推导如下。首先不直接估计n!,而是考虑它的自然对数:

image

即:

image

这个方程的右面是积分image的近似值(利用梯形法则),而它的误差由欧拉-麦克劳林公式给出:

image

其中Bk是伯努利数,Rm,n是欧拉-麦克劳林公式中的余项。取极限,可得:

image

把这个极限记为y。由于欧拉-麦克劳林公式中的余项Rm,n满足:

image

其中用到了大O符号,与以上的方程结合,便得出对数形式的近似公式:

image

两边取指数,并选择任何正整数m,便得到了一个含有未知数ey的公式。当m=1时,公式为:

image