تقريب ستيرلينغ

معلومات عامة

جزء من	قائمة المبرهنات الرياضية
جانب من جوانب	عاملي
سُمِّي باسم	جيمس ستيرلينغ
يدرسه	تحليل حقيقي
المكتشف أو المخترع	أبراهام دي موافر
تعريف الصيغة	${\displaystyle \ln n!=n\ln n-n+O(\ln n)}$ ${\displaystyle n\,!\sim {\sqrt {2\pi n}}\,\left({n \over {\rm {e}}}\right)^{n}}$

تعديل - تعديل مصدري - تعديل ويكي بيانات

في الرياضيات، تقريب ستيرلينغ (بالإنجليزية: Stirling's approximation)‏ (أو صيغة ستيرلينغ (بالإنجليزية: Stirling's formula)‏) هو صيغة رياضية تستخدم لتقريب قيم العاملي الكبيرة.^[1][2] سمي كذلك نسبة إلى عالم الرياضيات جيمس ستيرلينغ.

${\displaystyle \ln n!\cong n\ln n-n\,}$

يمكن أن يُحصل بسرعة على أبسط شكل لتقريب ستيرلينغ، بالعمل على المجموع التالي: $${\displaystyle \ln(n!)=\sum _{j=1}^{n}\ln j}$$ بحساب التكامل: $${\displaystyle \sum _{j=1}^{n}\ln j\approx \int _{1}^{n}\ln x\,{\rm {d}}x=n\ln n-n+1.}$$

انظر إلى قاعدة شبه المنحرف وإلى صيغة أويلر-ماكلورين وإلى عدد برنولي وإلى جداء واليس.

يمكن التعبير عن دالة العاملي باستعمال دالة غاما كما يلي: $${\displaystyle n!=\int _{0}^{\infty }x^{n}e^{-x}\,{\rm {d}}x.}$$

انظر إلى طريقة لابلاص.

بالنسبة لجميع الأعداد الطبيعية، يتوفر ما يلي: $${\displaystyle n!=\Gamma (n+1),}$$

حيث Γ هي دالة غاما.

لكن، دالة غاما هي دالة ليست معرفة على مجموعة الأعداد الصحيحة فقط، بل هي معرفة على مجموعة الأعداد العقدية كاملة، باستثناء الأعداد الصحيحة السالبة.

$${\displaystyle \ln \Gamma (z)=z\ln z-z+{\tfrac {1}{2}}\ln {\frac {2\pi }{z}}+\int _{0}^{\infty }{\frac {2\arctan \left({\frac {t}{z}}\right)}{e^{2\pi t}-1}}\,{\rm {d}}t.}$$

اخترعت هذه الصيغة أول مرة من طرف عالم الرياضيات أبراهام دي موافر على الشكل التالي:

${\displaystyle n!\sim [{\rm {constant}}]\cdot n^{n+{\frac {1}{2}}}e^{-n}.}$ حيث constant هي ثابتة ما.

أعطى أبراهام دي موافر قيمة مقربة للوغاريتم الطبيعي لتلك الثابتة في شكل عدد جذري. أثبت ستيرلينغ فيما بعد أن هذه الثابتة هي بالتحديد ${\displaystyle {\sqrt {2\pi }}}$.

القيمة الفعلية ل‌15! هي 1307674368000، القيمة التقريبي هي 1300420000000 (الخطأ النسبي حوالي 0.006):

${\displaystyle ln(A(15))=15(ln(15)-1)+{\frac {1}{2}}(ln(2\pi )+ln(15))\approx 27.89371\Rightarrow 15!\approx A(15)=e^{ln(A(15))}\approx 1300420000000}$

في كومنز صور وملفات عن Stirling's approximation.

هذه بذرة مقالة عن الرياضيات او موضوع متعلق بها بحاجة للتوسيع. فضلًا شارك في تحريرها.