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:
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:
或
历史
这个公式是亚伯拉罕·棣莫弗首先发现的,形式为:
,其中c为常数。
斯特灵证明了公式中。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:
即:
这个方程的右面是积分的近似值(利用梯形法则),而它的误差由欧拉-麦克劳林公式给出:
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:
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:
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:
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: