Г函数是含参变量的以无穷乘积函数定义的
反常积分。作为欧拉积分中一个重要的积分,它与
B函数存在一定的联系。并且它在定积分也有重要的应用。
函数形式
含参变量α(α>0)的反常积分:
性质
收敛性
Φ(s)的收敛性:当s≧1时是正常积分,所以其收敛;当0〈s〈1时,由柯西判别法可推得其是收敛的。
Ψ(s)的收敛性:当s〉0时,由柯西判别法推得其是收敛的。
故
含参量积分Γ(x)在s〉0时收敛,其定义域为s〉0。
连续性
在任何闭区间[a,b](a>0)上,对于函数Φ(s),当0〈x≦1时有 ≦ ,由于 收敛,从而Φ(s)在[a,b]上收敛;对于Ψ(s),当1≦x〈+∞时,有 ≦ ,由于 收敛,从而Ψ(s)在[a,b]上也一致收敛。于是Γ(s)在s〉0上连续。
可导性
考察积分 = 。它在任何区间[a,b](a〉0)上一致收敛。于是由含参量反常积分的可微性得出Γ(s)在[a,b]上可导,由a,b的任意性,Γ(s)在s〉0上可导。
递推公式
证明:
令 就得到Γ函数的递推公式:
推论:
当s趋于0时, Γ(s)趋于+∞
Γ函数的图像
对于一切 , 和 恒大于0,因此 的图像位于s轴的上方,且是向下凸的。因为 ,所以 在 上仅存在的极小值点 且 。又 在 内严格增,在 内严格减。
由于
所以
由 和 在 上严格增可得:
综上所述, 函数的图像如图1中s>0部分所示 。
Γ函数与Β函数之间的关系
对于任意的实数p,q:
应用
已知 ,试证 。
证明: