欧拉公式:史上最完美的数学公式!

数学中很多神奇的数字、常数,比如圆周率π、自然指数e、虚数的定义i=√-1、数的源点0等等,它们无论在数学上抑或在宇宙中,都是极为神奇的存在,有没有一个公式能够将这些参数都放进去?

还真有一个,它就是——欧拉公式!

欧拉公式:史上最完美的数学公式!

这个公式如此的简洁,但是在数学中又如此的重要,凡是学习了欧拉公式的人无不惊叹于欧拉深邃的思想。为了了解它,首先我们要从“数系”的拓展开始。

自然数

1”是自然数中最基本的正整数。

1是最小的正整数,最小的正奇数,是一个有理数,是一位数,也是单数。

1既不是质数(素数)也不是合数。通过单位表现出来的事物的第一个。一个或者几个事物所组成的整体,可以看作是单位“1”。

是0~2之间的整数自然数,也是一个简单的阿拉伯数字。1的n次方(n∈R)都=1。1有很多用法,比如长度:1米;人数:1人,等很多用法。

整数

“0”是复数系中最关键的整数。

0既不是正数也不是负数,而是正数和负数的分界点。

0没有倒数,0的相反数是0,0的绝对值是0,0的平方根是0,0的立方根是0,0乘任何数都等于0。

0不能作为分母、除数或者比的后项,0的所有倍数都是0。

无理数

π”是最常用、最重要的无理数之一:Π=3.1415926.......

前六位有效数字314159是个素数,把它反过来 951413 还是素数;314159恰好是三个素数31、41、59连写而成,这三个素数的和,它们的立方和,以及五次方和也都是素数。

“e”是最常用、最重要的无理数之一:e在数学中是代表一个数的符号,其实还不限于数学领域。e是自然对数的底数,是一个无限不循环小数,其值是2.71828...,它是这样定义的:

当n→∞时,(1+1/n)^n的极限,注:x^y表示x的y次方。

负数

“i”是虚数单位:理数。

在复数a+bi中,a称为复数的实部,b称为复数的虚部,i称为虚数单位。

虚数单位i定义为二次方程式x^2+1=0的两个解中的一个解。这方程式又可等价表达为x^2=-1,所以x=i,虚数单位“i”为-1的平方根。

上帝创造的公式

欧拉公式将数学中最基本的e、i、π放在了同一个式子中,同时加入了数学也是哲学中最重要的0和1,再以简单的加号相连,世界上最美的数学公式就这样出现了。

欧拉公式:史上最完美的数学公式!

它不仅将数学里最重要的几个数字联系到了一起,而且整个公式极为简洁,只有最简单的运算符号“+”号,以及一个“=”号,数学家们评价它是“上帝创造的公式”!

欧拉公式的证明和应用

那么,欧拉公式是如何推导出来的呢?有许多证明方法,比如可以通过对e^(iθ)进行泰勒展开得到:

欧拉公式:史上最完美的数学公式!

再根据三角函数的泰勒展开:

欧拉公式:史上最完美的数学公式!

从而可以得到欧拉公式:

欧拉公式:史上最完美的数学公式!

证明过程也是非常简单明了,看上去有一种高度的严谨简洁和谐的美,漂亮到了令人敬畏的地步,感觉只有神才能创造的出,怪不得欧拉公式也被称为是上帝公式。

使用欧拉公式可以解决非常多的问题,尤其在实变函数和物理中电学问题里,经常会把一个三角函数写作复数形式进行求解。没有欧拉,我们很难解决交流电中的许多计算,也难以实现大规模的电气化。

新解欧拉公式


结合数学概念,我们对此公式还可以这样理解:

1、e(自然常数)代表了个人能力:

不管你怎么努力加强自己(每一次迭代都在增大),但e的最大值是有限的,个人的能力总是有限度的。

指数:我们常数指数级的增加,因此我们希望以自己的能力e为基础,用合适的方式来放大自己的能力并实现更多价值;

2、π(圆周率)代表了为人处世:

人是一种社会动物,需要通过与人协作才能放大自己的能力、实现更多的价值;

3、i(向量),代表着做事的方向:

但很不幸的是,i在这里起到了负的向量的作用。i的数学含义让很多人头痛,觉得晦涩难以理解。它本身并不直接表现为负数,但它的平方却是-1,可以把它看做是隐含的负能量;

4、+1,别人对自己的帮助:

1

欧拉公式:史上最完美的数学公式!

欧拉公式仿佛一行极为完美而简洁的诗,其奇妙、精彩,逻辑过程令人拍案叫绝。这种奇妙正体现了数学本身所具有的内在美,即数学美。


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