Teorema lui Bohr-Mollerup

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

În analiza matematică , teorema Bohr-Mollerup este o teoremă numită după matematicienii danezi Harald Bohr și Johannes Mollerup , care au dovedit-o în 1922 . Teorema caracterizează funcția Gamma , definită de din

ca singura functie pe interval care, simultan, posedă următoarele trei proprietăți:

  • ,
  • pentru ,
  • este logaritmic convex , adică logaritmul său este o funcție convexă

O discuție elegantă a acestei teoreme poate fi găsită în cartea lui Artin The Gamma Function , care a fost retipărită de American Mathematic Society (AMS) într-o colecție de scrieri ale lui Artin.

Teorema a fost publicată pentru prima dată într-un manual de analiză complexă , deoarece Bohr și Mollerup credeau că a fost deja dovedită.

Afirmație

Teorema lui Bohr-Mollerup. este singura funcție pe care o îndeplinește cu convex și, de asemenea, cu .

Demonstrație

Este o funcție cu proprietățile menționate mai sus: , este o funcție convexă și . Din putem spune că

Scopul de a fi impus asta este de a se asigura că proprietatea ne conduc înapoi la factorialele întregi, astfel încât să putem concluziona că de sine si daca există peste tot. Mulțumesc raportului scris pentru , dacă putem înțelege pe deplin comportamentul lui pentru , putem înțelege comportamentul lui pentru toate valorile reale ale .

Panta segmentului care leagă două puncte Și , să o indicăm cu , este strict în creștere pentru o funcție convexă cu . De când am impus asta este convex, știm asta

Ultima linie este o afirmație puternică. În special, este adevărat pentru toate valorile . Aceasta înseamnă că nu este mai mare decât membrul potrivit pentru fiecare alegere a și, la fel, nu este mai puțin decât membrul stâng pentru orice altă alegere . Fiecare inegalitate nu are legătură cu cealaltă și poate fi interpretată ca o afirmație independentă. Din această cauză, suntem liberi să alegem diferite valori ale pentru membrul drept și pentru membrul stâng. Mai exact, dacă plecăm pentru membrul potrivit și alegem pentru cel stâng, avem:

Din această ultimă linie este evident că delimităm o funcție între două expresii, o tehnică obișnuită în analiză pentru a demonstra diverse lucruri, cum ar fi existența unei limite sau o convergență. Este :

astfel partea stângă a ultimei inegalități tinde să devină egală cu partea dreaptă, când trece la limită și

reprezintă delimitarea către ambii membri. Acest lucru poate însemna doar asta

În contextul acestei demonstrații, aceasta înseamnă că

posedă cele trei proprietăți specificate, care aparțin . În plus, dovada oferă o expresie specifică pentru . Ultima parte a acestei dovezi este să ne amintim că limita unei secvențe este unică. Aceasta înseamnă că, pentru fiecare alegere de , un singur număr posibil poate exista. Prin urmare, nu există altă funcție cu toate proprietățile atribuite .

Rămâne să dovedim doar asta are sens pentru toți pentru care

există. Problema este că prima noastră inegalitate dublă

a fost construit cu restricție . De sine , apoi faptul că este strict în creștere ar însemna că , contrazicând inegalitatea pe care se bazează întreaga dovadă. Dar să observăm asta

și asta arată cum să se prelungească la toate valorile de pentru care este definită limita.

Bibliografie

  • Hazewinkel, Michiel, ed. (2001), „Teorema lui Bohr - Mollerup” [ link rupt ] , Enciclopedia Matematicii , Springer Science, ISBN 978-1-55608-010-4
  • Emil Artin, The Gamma Function , Holt, Rinehart, Winston, 1964.
  • Michael Rosen, Expoziție de Emil Artin: A Selection , American Mathematical Society, 2006.
  • Bohr, H. Mollerup, J., Lærebog i Kompleks Analyze vol. III, Copenhaga , 1922. ( Manual în analize complexe )

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Matematica Portalul de matematică : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de matematică