歐拉公式:史上最完美的數學公式!

數學中很多神奇的數字、常數,比如圓周率π、自然指數e、虛數的定義i=√-1、數的源點0等等,它們無論在數學上抑或在宇宙中,都是極為神奇的存在,有沒有一個公式能夠將這些參數都放進去?

還真有一個,它就是——歐拉公式!

歐拉公式:史上最完美的數學公式!

這個公式如此的簡潔,但是在數學中又如此的重要,凡是學習了歐拉公式的人無不驚歎於歐拉深邃的思想。為了瞭解它,首先我們要從“數系”的拓展開始。

自然數

1”是自然數中最基本的正整數。

1是最小的正整數,最小的正奇數,是一個有理數,是一位數,也是單數。

1既不是質數(素數)也不是合數。通過單位表現出來的事物的第一個。一個或者幾個事物所組成的整體,可以看作是單位“1”。

是0~2之間的整數自然數,也是一個簡單的阿拉伯數字。1的n次方(n∈R)都=1。1有很多用法,比如長度:1米;人數:1人,等很多用法。

整數

“0”是複數系中最關鍵的整數。

0既不是正數也不是負數,而是正數和負數的分界點。

0沒有倒數,0的相反數是0,0的絕對值是0,0的平方根是0,0的立方根是0,0乘任何數都等於0。

0不能作為分母、除數或者比的後項,0的所有倍數都是0。

無理數

π”是最常用、最重要的無理數之一:Π=3.1415926.......

前六位有效數字314159是個素數,把它反過來 951413 還是素數;314159恰好是三個素數31、41、59連寫而成,這三個素數的和,它們的立方和,以及五次方和也都是素數。

“e”是最常用、最重要的無理數之一:e在數學中是代表一個數的符號,其實還不限於數學領域。e是自然對數的底數,是一個無限不循環小數,其值是2.71828...,它是這樣定義的:

當n→∞時,(1+1/n)^n的極限,注:x^y表示x的y次方。

負數

“i”是虛數單位:理數。

在複數a+bi中,a稱為複數的實部,b稱為複數的虛部,i稱為虛數單位。

虛數單位i定義為二次方程式x^2+1=0的兩個解中的一個解。這方程式又可等價表達為x^2=-1,所以x=i,虛數單位“i”為-1的平方根。

上帝創造的公式

歐拉公式將數學中最基本的e、i、π放在了同一個式子中,同時加入了數學也是哲學中最重要的0和1,再以簡單的加號相連,世界上最美的數學公式就這樣出現了。

歐拉公式:史上最完美的數學公式!

它不僅將數學裡最重要的幾個數字聯繫到了一起,而且整個公式極為簡潔,只有最簡單的運算符號“+”號,以及一個“=”號,數學家們評價它是“上帝創造的公式”!

歐拉公式的證明和應用

那麼,歐拉公式是如何推導出來的呢?有許多證明方法,比如可以通過對e^(iθ)進行泰勒展開得到:

歐拉公式:史上最完美的數學公式!

再根據三角函數的泰勒展開:

歐拉公式:史上最完美的數學公式!

從而可以得到歐拉公式:

歐拉公式:史上最完美的數學公式!

證明過程也是非常簡單明瞭,看上去有一種高度的嚴謹簡潔和諧的美,漂亮到了令人敬畏的地步,感覺只有神才能創造的出,怪不得歐拉公式也被稱為是上帝公式。

使用歐拉公式可以解決非常多的問題,尤其在實變函數和物理中電學問題裡,經常會把一個三角函數寫作複數形式進行求解。沒有歐拉,我們很難解決交流電中的許多計算,也難以實現大規模的電氣化。

新解歐拉公式


結合數學概念,我們對此公式還可以這樣理解:

1、e(自然常數)代表了個人能力:

不管你怎麼努力加強自己(每一次迭代都在增大),但e的最大值是有限的,個人的能力總是有限度的。

指數:我們常數指數級的增加,因此我們希望以自己的能力e為基礎,用合適的方式來放大自己的能力並實現更多價值;

2、π(圓周率)代表了為人處世:

人是一種社會動物,需要通過與人協作才能放大自己的能力、實現更多的價值;

3、i(向量),代表著做事的方向:

但很不幸的是,i在這裡起到了負的向量的作用。i的數學含義讓很多人頭痛,覺得晦澀難以理解。它本身並不直接表現為負數,但它的平方卻是-1,可以把它看做是隱含的負能量;

4、+1,別人對自己的幫助:

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歐拉公式:史上最完美的數學公式!

歐拉公式彷彿一行極為完美而簡潔的詩,其奇妙、精彩,邏輯過程令人拍案叫絕。這種奇妙正體現了數學本身所具有的內在美,即數學美。


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