數(shù)學(xué)中有許多重要的常數(shù),,例如圓周率π和虛數(shù)單位i(等于根號負一),。但數(shù)學(xué)中還有一個同樣重要的常數(shù),那就是自然常數(shù)e,,盡管沒有圓周率那么為人所熟知,。 這個常數(shù)經(jīng)常出現(xiàn)在數(shù)學(xué)和物理學(xué)之中,,但它從哪里來?它究竟是什么意思? 在18世紀初,,數(shù)學(xué)大師萊昂哈德 歐拉(Leonard Euler)發(fā)現(xiàn)了這個自然常數(shù)e(又稱歐拉數(shù)),。 當時,,歐拉試圖解決由另一位數(shù)學(xué)家雅各布·伯努利(Jacob Bernoulli)在半個世紀前提出的問題,。 伯努利的問題與復(fù)利有關(guān)。假設(shè)你在銀行里存了一筆錢,,銀行每年以100%的利率兌換這筆錢,。一年后,你會得到(1+100%)^1=2倍的收益,。 現(xiàn)在假設(shè)銀行每六個月結(jié)算一次利息,,但只能提供利率的一半,即50%,。在這種情況下,,一年后的收益為(1+50%)^2=2.25倍,。 而假設(shè)銀行每月提供8.3%(100%的1/12)復(fù)利息,,或每周1.9%(100%的1/52)復(fù)利息。在這種情況下,,一年后你會賺取投資的(1+1/12)^12 = 2.61倍和(1 1/52)^52 = 2.69倍,。 根據(jù)這個規(guī)律,可以得到一條通式,。如果假設(shè)n為利息復(fù)利的次數(shù),,那么利率就是其倒數(shù)1/n。一年后的收益公式為(1+1/n)^n。例如,,如果利息每年復(fù)利5次,,那收益則為初始投資的(1+1/5)^5 = 2.49倍。 那么,,如果n變得很大,,會怎樣?如果n變得無限大,,那(1+1/n)^n是否也會變得無限大,?這就是伯努利試圖回答的問題,但直到50年后才由歐拉最終獲得結(jié)果,。 原來,,當n趨于無窮大時,(1+1/n)^n并非也變得無窮大,,而是等于2.718281828459……這是一個類似于圓周率的無限不循環(huán)小數(shù)(即無理數(shù)),,用字母e表示,被稱為自然常數(shù),。 當然,,e不是一個隨意數(shù)字。事實上,,它是數(shù)學(xué)中最有用的常數(shù)之一,。如果繪制方程y = e^x,就會發(fā)現(xiàn),,對于曲線上任何點的斜率也是e^x,,而從負無窮大到x的曲線下方面積也是e^x。e是唯一使y = n^x這個方程有如此奇特性質(zhì)的數(shù)字,。 在微積分中,,可以想象e也是一個非常重要的數(shù)字。同時,,自然常數(shù)e也是物理學(xué)中的一個重要數(shù)字,,它通常出現(xiàn)在有關(guān)波(如光波、聲波和量子波)的方程之中,。 此外,,關(guān)于e還有一個非常著名的公式,即歐拉恒等式:e^(iπ) 1 = 0,,這個完美的公式把數(shù)學(xué)中最重要的數(shù)字e,、π、i,、1,、0都聯(lián)系在一起了,。 |
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