数学におけるベータ関数(ベータかんすう、)とは、特殊関数のひとつである。ベータ関数は、第一種オイラー積分とも呼ばれる(なお、ベータ関数と深い関わりをもつガンマ関数は、第二種オイラー積分と呼ばれる)。
一般化された関数として、セルバーグ積分がある。
定義 , を満たす複素数 , に対して、ベータ関数は次式で定義される:
性質 対称性 ベータ関数は次のような対称性を持つ。
証明 置換積分による計算を行う。 とおくと、 であり、また積分区間は から へと変化するから、
したがって、 が示された。
関数等式 ベータ関数は次の関係式を満たす。
積分表示 変数変換を行うことで、以下の形にも表示できる。いずれも、定義域は 、 である。
ポッホハマーの表示 のリーマン面上の積分路として、実軸上の 内の点から出発し、 を正の向きに、 を正の向きに、 を負の向きに、 を負の向きの順で回って、元の点に戻るを取れば、次のポッホハマーの表示が成り立つ。
ガンマ関数との関係 ベータ関数は、次のようにガンマ関数と結び付く。
級数表示
ただし、 は下降階乗冪:
である。
無限乗積表示
評価 スターリングの公式より、複素数、 の実部が十分大きな正の値であるとき、
一方、 が十分大きく が固定されているとき、
特殊値 複素数 に対して、以下が成り立つ。
特に、
非負の整数 、 に対して、以下が成り立つ。
参考文献 E. T. Whittaker and G. N. Watson, A Course of Modern Analysis. Cambridge University Press 1927.
関連項目
オイラー積分 ガンマ関数 ガンマ分布 二項係数 不完全ベータ関数 ベータ分布
外部リンク
ベータ関数とは? ~ 性質と公式 ~ - 数理アラカルト ベータ関数とは~定義と性質8つとその証明~ - 数学の景色 ガンマ関数とベータ関数の関係式とその証明 - 数学の景色