CODEX ZEPHYRVS

Sine doctrina vita est quasi mortis imago.

ガンマ函数絡みの公式を証明してたら途中計算で詰んだ

最近はもっぱらガンマ函数と戯れています、ゼファーです( 'ω')
ガンマ函数ってこいつね↓
 \Gamma (x) = \int_{0}^{\infty} t^{x-1}\mathrm{e}^{t} \mathrm{d}t.

さて、以下のGaussの乗法公式を示そうと苦節1日頑張ってまいりました:
 \Gamma (mx) = \frac{m^{mx-1/2}}{(2\pi)^{(k-1)/2}}\prod_{k=0}^{m-1}\Gamma\left( x+\frac{k}{m} \right).

一般的にStirlingの公式
 \Gamma (x+1) \sim \sqrt{2\pi x}\left( \frac{x}{\mathrm{e}} \right)^x
つまり
 \lim\limits_{x \to \infty} \frac{\Gamma (x+1)}{\sqrt{2\pi x}\left(x/\mathrm{e}\right)^x} = 1
を用いて示すことが多いのですが、これを用いないで証明してみようと(無謀にも)考えて、いろいろ調べつつ証明(しようと)してみました。


方針としてはGaussの乗法公式の右辺にある
 \prod_{k=0}^{m-1}\Gamma\left( x+\frac{k}{m} \right)
Gaussの乗積表示
 \Gamma (x) = \lim\limits_{n \to \infty} \frac{n! n^x}{\prod_{m=0}^{n}(x+m)}
によりゴリゴリ計算して導くというものです。

さて、そうしてゴリゴリと計算を進めていくと、次のような数式とエンカウントいたしました:
 \prod_{k=1}^{m-1} 2\sin \frac{k\pi}{m}

…むむっ
…むむむっ
…むむむむむっ!?

…これどうやって計算するんや…(´<●>ω<●>) \デデーン/

詰みました…でも計算結果は(もともとの公式から)分かっていて、 mになるということです。示せないけど

積の順序を変えてうまいこと組み合わせたらどうや、とかEulerの公式で指数函数に持っていったらどうや、とかTaylor展開して考えたらどうやとか、もしかしたら数学的帰納法で示せないかとか、ここでまさかの背理法なんかとか、考えてみたんですがどうもうまくいかない。困りましたねぇ…