n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式

斯特灵公式(Stirling\'sformula)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
斯特灵公式(Stirling\'s formula)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:

n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式


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:
n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式


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:
n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式


这个方程的右面是如下积分的近似值(利用梯形法则)
n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式


而它的误差由欧拉-麦克劳林公式给出:
n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式


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:
n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式


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:
n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式


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:
n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式


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e^y的公式 。当m=1时,公式为:
n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式


将上述表达式代入沃利斯乘积公式,并令n趋于无穷,便可以得出e^y=√2π,因此,我们便得出斯特灵公式:
n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式


这个公式也可以反复使用分部积分法来得出,首项可以通过最速下降法得到 。把以下的和
n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式


用积分近似代替,可以得出不含√2πn的因子的斯特灵公式(这个因子通常在实际应用中无关):
n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式


斯特灵公式实际上是以下级数(现在称为斯特灵级数)的第一个近似值:
n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式


阶乘的对数的渐近展开式也称为斯特灵级数:
【n的阶乘大还是n的n次方大 n的阶乘斯特林公式】
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