貝塔函式

貝塔函式

在機率統計和其他套用學科中會經常用到伽瑪函式和貝塔函式,有的反常積分的計算最後也會歸結為貝塔函式或伽瑪函式。貝塔函式又稱為 B 函式,需要注意這裡 B 是大寫希臘字母Beta而不是大寫英文字母;貝塔函式又稱為第一類歐拉積分,而第二類歐拉積分就是大名鼎鼎的伽瑪函式Γ(x)。當P>0且Q>0時貝塔函式收斂。貝塔函式具有很好的性質,以及實用的遞推公式,另外需要注意的是伽瑪函式和貝塔函式之間的關係。

貝塔函式簡介

在機率統計和其他套用學科中會經常用到伽瑪函式和貝塔函式,有的反常積分的計算最後也會歸結為貝塔函式或伽瑪函式。 貝塔函式又稱為第一類歐拉積分,伽瑪函式也可稱為第二類歐拉積分。

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對任意實數

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稱該函式為貝塔函式,或 Beta 函式,B 函式。

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當P<1 時,是以 為瑕點的無界函式反常積分;當 時,是以 為瑕點的無界函式反常積分,套用柯西判別法可證得當 時,這兩個無界函式反常積分都收斂,所以貝塔函式的定義域為 。

貝塔函式性質

連續性

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貝塔函式在定義域 內連續。

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證明:由於對任何 成立不等式 ,而積分 收斂,故由魏爾斯特拉斯 M 判別法可知貝塔函式在定義域 內連續。

對稱性

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推導過程:

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令 ,得: 。

遞推公式

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(1) ;

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(2) ;

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(3) 。

近似公式

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根據斯泰林公式,當P,Q比較大時,我們有近似公式 。

其他形式

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(1)令 ,則有: 。

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(2)令 ,則有 。

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(3)考察 ,令 ,則有: ,

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故有: 。

與其它函式

與伽瑪函式的關係

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(1)對於任意的正實數 ,有關係表達式: 。

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(2)當P、Q都是正整數時,我們可以將結果寫成 ,其中 是二項式係數。

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(3) 。

與不完全貝塔函式關係

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(1) ,很顯然當 x 取1時,結果就變成完全的貝塔函式了。

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(2)不完全貝塔函式和對應貝塔函式的比值 構成了歸一化的貝塔函式。而它正好是滿足貝塔分布的隨機變數的分布函式。

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