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La formule de Stirling


On considère la suite (an) définie pour tout entier n non nul par [Graphics:http://www.reussirenprepa.fr/images_math/Stirling_gr_2.gif].

1) Trouver un équivalent, quand n tend vers l'infini, de [Graphics:http://www.reussirenprepa.fr/images_math/Stirling_gr_3.gif].

2) En déduire que la limite de [Graphics:http://www.reussirenprepa.fr/images_math/Stirling_gr_4.gif], quand n tend vers l'infini, existe. On notera L cette limite.

3) Trouver, en fonction de L, un équivalent de n! quand n tend vers l'infini. En déduire un équivalent de [Graphics:http://www.reussirenprepa.fr/images_math/Stirling_gr_5.gif] en fonction de L et de n.

4) On pose [Graphics:http://www.reussirenprepa.fr/images_math/Stirling_gr_6.gif].

  1. Montrer que pour n entier naturel, [Graphics:http://www.reussirenprepa.fr/images_math/Stirling_gr_7.gif]. En déduire les relations suivantes:

    [Graphics:http://www.reussirenprepa.fr/images_math/Stirling_gr_8.gif]               et               [Graphics:http://www.reussirenprepa.fr/images_math/Stirling_gr_9.gif]
  2. Montrer en utilisant sa définition que (Wn) est décroissante, puis en utilisant les expressions précédentes que [Graphics:http://www.reussirenprepa.fr/images_math/Stirling_gr_11.gif]. En déduire que: [Graphics:http://www.reussirenprepa.fr/images_math/Stirling_gr_12.gif].
  3. Calculer (2p+1)W2p+1W2p. En déduire que [Graphics:http://www.reussirenprepa.fr/images_math/Stirling_gr_14.gif], puis un équivalent de [Graphics:http://www.reussirenprepa.fr/images_math/Stirling_gr_15.gif].
  4. Calculer L en comparant les résultats obtenus au 3) et au 4)-b. En déduire un équivalent de n! en fonction de n.

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