Stirling's approximation gives an approximate value for the factorial function  or the gamma function  for . The approximation can most simply be derived for  an integer by approximating the sum over the terms of the factorial with an integral, so that

			(1)
			(2)
			(3)
			(4)
			(5)
			(6)

The equation can also be derived using the integral definition of the factorial,

(7)

Note that the derivative of the logarithm of the integrand can be written

(8)

The integrand is sharply peaked with the contribution important only near . Therefore, let  where , and write

			(9)
			(10)

Now,

			(11)
			(12)
			(13)

so

			(14)
			(15)
			(16)

Taking the exponential of each side then gives

			(17)
			(18)

Plugging into the integral expression for  then gives

			(19)
			(20)

Evaluating the integral gives

			(21)
			(22)

(Wells 1986, p. 45). Taking the logarithm of both sides then gives

			(23)
			(24)

This is Stirling's series with only the first term retained and, for large , it reduces to Stirling's approximation

(25)

Taking successive terms of , where  is the floor function, gives the sequence 1, 2, 4, 10, 26, 64, 163, 416, 1067, 2755, ... (OEIS A055775).

Stirling's approximation can be extended to the double inequality

(26)

(Robbins 1955, Feller 1968).

Gosper has noted that a better approximation to  (i.e., one which approximates the terms in Stirling's series instead of truncating them) is given by

(27)

Considering  a real number so that , the equation (27) also gives a much closer approximation to the factorial of 0, , yielding  instead of 0 obtained with the conventional Stirling approximation.

REFERENCES:

Feller, W. "Stirling's Formula." §2.9 in An Introduction to Probability Theory and Its Applications, Vol. 1, 3rd ed. New York: Wiley, pp. 50-53, 1968.

Havil, J. Gamma: Exploring Euler's Constant. Princeton, NJ: Princeton University Press, pp. 86-88, 2003.

Robbins, H. "A Remark of Stirling's Formula." Amer. Math. Monthly 62, 26-29, 1955.

Sloane, N. J. A. Sequence A055775 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Stirling, J. Methodus differentialis, sive tractatus de summation et interpolation serierum infinitarium. London, 1730. English translation by Holliday, J. The Differential Method: A Treatise of the Summation and Interpolation of Infinite Series. 1749.

Wells, D. The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Numbers. Middlesex, England: Penguin Books, p. 45, 1986.

Whittaker, E. T. and Robinson, G. "Stirling's Approximation to the Factorial." §70 in The Calculus of Observations: A Treatise on Numerical Mathematics, 4th ed. New York: Dover, pp. 138-140, 1967.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

قسم صناعة الشبابيك يشرع بإدامة شباكين قديمين لمرقد الإمامين العسكريين (عليهما السلام)

فرقة العباس (عليه السلام) تختتم خدماتها المقدمة للزائرين في سامراء

موكب العتبتين المقدستين يحيي ذكرى استشهاد الإمام الهادي (عليه السلام) في سامراء

العتبة العسكرية المقدسة تكرّم وفد العتبة العباسية المقدسة لمشاركته في تقديم الخدمات للزائرين

المزيد

الآخبار الصحية

كنز غذائي على طبقك.. ماذا تفعل السبانخ بجسمك؟

ما لا يتوقعه أحد.. "سر غذائي" في الجبن الدسم

لتحسين الهضم والنوم.. هذا أفضل وقت لتناول العشاء

10 طرق بسيطة وغير مألوفة لحرق المزيد من السعرات يوميا

المزيد

الآخبار التكنلوجية

سابقة بعالم الطيران.. طائرة تقرر الهبوط بنفسها بعد ظرف طارئ

"الإنفلونزا الخارقة" تكتسح دول العالم.. وتثير قلقا كبيرا

مرحلة ما قبل الأعراض.. دواء جديد يستهدف "شرارة" الزهايمر

إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.. ما دور المحيطات والبحار؟

المزيد