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fierke 5d868550a8 fix: Notation an Stirlingsatz angepasst 2026-06-02 11:31:14 +02:00
fierke 1ee5e4448c ref: Stirling Satz 2026-06-02 11:30:41 +02:00
fierke 8d1b4f9ce2 fix: referenz-format 2026-06-02 11:26:24 +02:00
fierke d7906275a0 pdf: current version 2026-06-02 11:15:59 +02:00
fierke cb5d94c7df cnt: Gamma-Funktion initialisiert 2026-06-02 11:15:54 +02:00
fierke 3134f2f585 mv: Gamma-Funktion vor Stirling, da für Beweis benötigt 2026-06-02 10:57:16 +02:00
fierke c77af8a7e7 cnt: unterpunkt Gamma-Funktion 2026-06-02 10:54:27 +02:00
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@@ -47,7 +47,7 @@ Anhand des Galton-Brettes lässt sich nun wie bereits beschrieben leicht erkenne
\[ \[
P(S_n = k) = \frac{n!}{k!(n-k)!} p^k q^{n-k} P(S_n = k) = \frac{n!}{k!(n-k)!} p^k q^{n-k}
\] \]
Nach der Stirling-Formel gilt für große Zahlen näherungsweise $n! \approx \sqrt{2\pi n} \left(\frac{n}{e}\right)^n$. Ersetzen wir $n!, k!$ und $(n-k)!$ durch diese Näherung: Nach \cref{satz:stirlingformel} gilt für große Zahlen näherungsweise $n! \approx \sqrt{2\pi n} \left(\frac{n}{e}\right)^n$. Ersetzen wir $n!, k!$ und $(n-k)!$ durch diese Näherung:
\begin{align} \begin{align}
P(S_n = k) &\approx \frac{\sqrt{2\pi n} \left(\frac{n}{e}\right)^n}{(\sqrt{2\pi k} \left(\frac{k}{e}\right)^k)(\sqrt{2\pi (n-k)} \left(\frac{(n-k)}{e}\right)^{(n-k)})} p^k q^{n-k} \nonumber \\ P(S_n = k) &\approx \frac{\sqrt{2\pi n} \left(\frac{n}{e}\right)^n}{(\sqrt{2\pi k} \left(\frac{k}{e}\right)^k)(\sqrt{2\pi (n-k)} \left(\frac{(n-k)}{e}\right)^{(n-k)})} p^k q^{n-k} \nonumber \\
&= \frac{n^n \sqrt{2\pi n}}{k^k \sqrt{2\pi k} (n-k)^{n-k} \sqrt{2\pi (n-k)}} p^k q^{n-k} \label{eq1:e}\\ &= \frac{n^n \sqrt{2\pi n}}{k^k \sqrt{2\pi k} (n-k)^{n-k} \sqrt{2\pi (n-k)}} p^k q^{n-k} \label{eq1:e}\\
@@ -65,12 +65,31 @@ Anhand des Galton-Brettes lässt sich nun wie bereits beschrieben leicht erkenne
\end{proof} \end{proof}
% Unsortiert: % Teilsortiert:
\subsection{Gamma-Funktion}
% wird für Beweis der Stirling-Approximation gebraucht
Zum nachfolgenden Betrachtung und des Beweises der Stirling-Approximation betrachten wir nun die Gamma-Funktion, auch \textbf{Eulersches Integral zweiter Gattung} genannt. Sie erweitert die Fakultätsfunktion von den natürlichen Zahlen $\mathbb{N}$ auf reelle und komplexe Zahlen (mit einigen Ausnahmen). Hier betrachten wir der Einfachheit halber nur die Gamma-Funktion in $\mathbb{R}$.
\begin{definition}[Gamma-Funktion]{gammafunktion}
Sei $x>0\in\mathbb{R}$, dann ist die \textbf{Gamma-Funktion} definiert durch
\begin{align*}
\Gamma(x):\mathbb{R^+}&\rightarrow\mathbb{R}\\
x&\mapsto\int_{0}^{\infty}t^{x-1}e^{-t} dt
\end{align*}
\end{definition}
Die Gamma-Funktion berechnet wie folgt die Fakultät in $\mathbb{N}$:
\begin{satz}[Vergleich mit der Fakultät]{fakultaetgammafunktion}
Für $n\in\mathbb{N}$ gilt:
\[
\Gamma(n+1)=n!
\]
\end{satz}
\subsection{Stirling-Approximation} \subsection{Stirling-Approximation}
\begin{satz}[Stirlingformel]{satz:stirlingformel} \begin{satz}[Stirlingformel]{stirlingformel}
Für $n\mapsto\infty$ gilt nach \textsc{Stirlings} Approximation, dass Für $n\mapsto\infty$ gilt nach \textsc{Stirlings} Approximation, dass
\[ \[
n!\sim \sqrt{2\pi n}\left(\frac{n}{e}\right)^n n!\approx \sqrt{2\pi n}\left(\frac{n}{e}\right)^n
\] \]
Das bedeutet Das bedeutet
\[ \[
@@ -79,3 +98,5 @@ Anhand des Galton-Brettes lässt sich nun wie bereits beschrieben leicht erkenne
\end{satz} \end{satz}
BIN
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