最美公式
它仿佛一首完美而简洁的诗,道尽了数学之美。
它融合了数学上最重要的5个常数,以极其简洁的方式,连接了不同的数学分支。同时,也包含了物理学中的圆周运动、简谐振动、机械波、电磁波和概率波等,对后世产生了深远影响。
设
那么,
即
由上式可得
设
据模与辐角的定义及棣莫弗公式可得
即
由此可得
当a=0时,
,即
由此:
然后采用两式相加减的方法得到:
.这两个也叫做欧拉公式。将
中的x取作π就得到:
这个恒等式也叫做欧拉公式,它是数学里最令人着迷的一个公式,它将数学里最重要的几个数字联系到了一起:两个超越数:自然对数的底e,圆周率π;两个单位:虚数单位i和自然数的单位1;以及被称为人类伟大发现之一的0。数学家们评价它是“上帝创造的公式”。
牛顿和莱布尼茨发明了微积分,但当时的微积分还只是个孩童,真正拉扯它长大成人的,是四大数学家之一的欧拉。正因如此,欧拉也被称为“分析的化身”。雅各布·伯努利在研究复利问题时,首先提出了著名的极限,而后,欧拉将其推广,并将该常数命名为e,也就是自然常数。指数函数e^x成为了微积分中最重要的函数,没有之一,因为它是唯一一个(不考虑常数倍)导数和积分都是其自身的函数。紧随其后的就是余弦函数cosx和正弦函数sinx。在泰勒公式的加持下,三个函数都有优美的级数展开形式:
这个公式一共包含5个常数与2个符号,全都是构成数学的最基本要素,以极其简洁的形式结合在一起。
0和1是最简单的两个实数,也是构造代数的基础,有了它们就可以得到其他任何数字。任何数与0相加等于它本身,任何数与1相乘也等于它自身,因此它们也是抽象代数中群、环、域的基本元素。
圆周率π,隐藏着世界上最完美的平面对称图形——圆。它代表着人类自古以来对数与形的探索,是几何与三角函数的基础。
自然常数e与微积分相伴而生。它是微积分与概率论的化身,代表着与工业革命相适应的数学。虚数单位i,是-1的平方根,有了它就有了虚数、平面向量与四元数,也因此构成了电子学与量子力学的理论基础。
“+”是最基础的运算符号,减法是加法的逆运算,乘法是累计的加法……,有了加法就能引申出其余的运算。
“=”是最基本的关系符号,它代表了世上最重要的关系——平衡。
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