自然常數e到底是個什麼東西?

2020-12-03 時空奇點源

自然常數e,是一個無理數,也是超越數,其值為2.71828……

e被稱為歐拉數,以瑞士數學家歐拉;也被稱為納皮爾常數,以紀念蘇格蘭數學家約翰·納皮爾引進了對數。

第一次提到自然常數e,是約翰·納皮爾於1618年出版的對數著作附錄中的一張表。

第一次把e看為常數的是雅各·伯努利。

第一次用到常數e,是萊布尼茨於1690年和1691年給惠更斯的通信,以b表示。

歐拉1727年開始用e來表示這常數;而e第一次在出版物用到,是1736年歐拉的《力學》。

我們知道圓周率π是圓周長與直徑的比值,值為3.14159265……但是e是怎麼來的呢?

e其實是計算複利時得出來的一個常數。

因此e的定義為:

第二種可以表述為級數式:

更為普遍的公式是e^x=Σ x^n/n!(n=0到∞)。

第三種可以表述為連分數:

第四種形式:

最早的指數函數指的就是e^x。

這也就是為什麼e常用作指數函數的底,從而經常用作對數函數的底,稱為自然對數。

以e為底的指數函數與其導數相等,即(e^x)'=e^x。

對指數函數和對數函數求導時,都要使用到自然對數。函數 y=a^x的導數為(a^x) ln a。函數 y=log (a ) x的導數為1/(x ln a ) 。

歐拉恆等式

歐拉恆等式被稱為最完美公式,包含了自然常數e、圓周率π、虛數單位i、還有0和1。

更普遍的公式是e^(iθ)=cosθ+isinθ,令θ=π,即是e^(iπ)=-1。

因為e=2.7182818284……,極為接近循環小數2.71828(1828循環),那就把循環小數化為分數271801/99990,所以可以用271801/99990表示為e最接近的有理數約率,精確度高達99.9999999% 。

等角螺線

等角螺線在極坐標系(r, θ)中,這個曲線可以寫為

r=a e^(bθ)

θ=ln(r/a)/b

因此也叫做對數螺線

等角螺線是自我相似的,也即是說,等角螺線經放大後與原圖完全相同。

相關焦點

  • 與圓周率並肩的自然常數e,到底自然在哪裡?
    寫在前面自π以後,我們又學了一個很常見的無理數常數e,但是不同於圓周率我們的課本上還有明確的定義,而自然常數e我們的高中老師就直接讓我們記下來(阿拉丁最煩這樣了),那它到底是什麼東西,自然在哪裡呢?神秘的主角但是我們的老師卻對這個自然常數的來源閉口不提,那麼它到底有什麼特殊的意義?為什麼它就有這麼好的待遇有一個專屬的名稱——自然常數,而不像其他大多數無理數那樣統稱為無理數呢?
  • 與圓周率並肩的自然常數e,到底自然在哪裡?
    但是不同於圓周率我們的課本上還有明確的定義,而自然常數e我們的高中老師就直接讓我們記下來(阿拉丁最煩這樣了),那它到底是什麼東西,自然在哪裡呢?,那麼它到底有什麼特殊的意義?e代表著什麼?如果說圓周率π代表著一個完美的圓周,那麼這個自然常數e就代表著一個完美的增長,冥冥之中自有e境……但是同時無理數,自然常數e遠遠沒有π的名聲那麼響亮。這是因為圓周率發展到今天不僅有了獨特的名稱有了專屬的希臘字母表示,甚至有了獨特的節日3月14日圓周率日。與圓周率的「文體兩開花」不同,e還是很年輕,而且定義非常抽象,需要較高的知識儲備才能理解。
  • 自然常數e的意義
    在大多的運算裡, 用英文表示的都是未知數, 而" e "卻是一個有固定值的數—— 2.71828 18284.後邊無限位。第一次在高中接觸" e "的時候, 是做對數函數log運算, 搞特殊的" loge "直接寫成" ln ", 以自然常數為底。可是呢然後呢?高中數學並沒更多的解析。
  • 數學中的自然常數e有什麼來頭?
    但數學中還有一個同樣重要的常數,那就是自然常數e,儘管沒有圓周率那麼為人所熟知。這個常數經常出現在數學和物理學之中,但它從哪裡來?它究竟是什麼意思?在18世紀初,數學大師萊昂哈德·歐拉(Leonard Euler)發現了這個自然常數e(又稱歐拉數)。當時,歐拉試圖解決由另一位數學家雅各布·伯努利(Jacob Bernoulli)在半個世紀前提出的問題。
  • 自然常數 e 的故事
    E(自然常數, 也稱為歐拉數)是自然對數函數的底數. 它是一個無理數, 就是說小數點後面無窮無盡, 永不重複. 與 Pi 和 sqrt(2) 不同, 它不是由幾何問題上探究而來的, 而是關於增長率和變化率的常數. 但是它為什麼和增長率有關呢? 讓我們回到來 17 世紀, 看看發現 e 最初的問題與相關的兩位大數學伯努利和歐拉吧.
  • 洞穿宇宙奧秘的常數——自然常數e
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  • 自然常數e到底有多少秘密?數學家歐拉、高斯等也沒研究透徹
    (當x→∞時,不大於x的質數的個數為 x/lnx)此猜想經黎曼等數學家的補充與證明,最終變成對數論發展影響深遠的「質數定理」. 定理中的兩個重要概念——質數與自然常數e,一個屬於數論範疇,另一個(lnx中的自然常數e)則隸屬於分析學。「質數定理」將兩個看似毫無關聯的數學分支—— 「數論與分析」緊密聯繫在了一起。
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  • 數學常數e的含義
    e是一個重要的常數,但是它的直觀含義卻不像π那麼明了。我們都知道,圓的周長與直徑之比是一個常數,這個常數被稱為圓周率,記作π=3.14159…,可是如果我問你,e代表了什麼,你能回答嗎?不妨先來看看 維基百科 是怎麼說的:「e是自然對數的底數。」但是,你去看「 自然對數 」這個條目,得到的解釋卻是:「自然對數是以e為底的對數函數,e是一個無理數,約等於2.718281828。」
  • 自然常數e,又叫歐拉數,即自然對數的底數的前世今生
    數學中有許多重要的常數,例如圓周率π和虛數單位i(等於根號負一)。但數學中還有一個同樣重要的常數,那就是自然常數e,儘管沒有圓周率那麼為人所熟知。這個常數經常出現在數學和物理學之中,但它從哪裡來?它究竟是什麼意思?
  • 奇妙的聯繫——自然常數e與指數函數求導
    今天我們來關注指數函數的求導,不過在此之前,先來看一個工業界和設計界都會用到的自然常數e,它也和指數函數有著密切的聯繫。自然常數e那麼,什麼是自然常數e?它的定義如下:也就是說,當x趨於0時,上面式子的值就是自然常數e。好,現在我們把上式做一個變形,得到:然後我們把1移到左邊,兩邊再同時除以x,得到:好,讓我們記住上面這個(1)式,一會求導要用到它。
  • 除了值的大小,我們對常數e到底知道多少?
    從中文上看,大致是這麼個意思:「數學常數e是自然對數的基礎」。但,不幸的是,這裡又引出了另一個概念「自然對數」。 這個解釋是說:「自然對數,以前稱為雙曲對數,是以e為底的對數,其中e是一個無理常數,大約等於2.718281828459。」 這讓我們感覺到,冥冥之中,我們已經陷入到一個很好的循環引用之中。這種循環所帶給我們的痛苦是:它很正確,但卻沒有幫助。
  • LabVIEW編程實例:如何求解自然常數e
    實例說明自然常數e,是數學中最重要的常數之一,是一個無限不循環小數,也是自然對數函數的底數,其值約為2.71828。它的一個經典的數學定義公式是:使用計算機計算e的值時,可以使用下面的公式近似計算:那麼在LabVIEW中如何編程實現求解這個公式即e的值呢?編程思路從上面的近似公式可以看出,e的值與n的階乘有關,可將上式分解為兩個步驟:求解n的階乘:n!=1×2×3×......
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    上篇文章談到《e與一元三次方程的根的關係》,為了證明e不是一元三次方程的根,必須了伽馬函數的本質原理,才能解答。本篇重點介紹自然常數e與伽馬函數之間的關係。總的來說,這個等式說的是n!這個積分給e和整數之間搭上了橋梁,但它有什麼用呢?讓我們把它搞的複雜一點,我們來插入一個整數系多項式P(X)雖然看上去比較複雜,但是在展開後,這其實就是一堆的伽馬積分的和,所以這個含有多項式的積分也是個整數,而且展開後每個積分的X次方都至少是n。
  • 數學常數e
    自然常數e和圓周率π、黃金分割數φ一起被稱為「三大數學常數」。e作為重要數學常數之一,常出現於數學和物理學之中。
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    如果讓我選一個世界上最偉大的數學公式,我一定會遠歐拉公式e^(πi)+1=0,無論物理還是數學,歐拉公式都如影隨形。歐拉把數學裡面最基本的五個常數用最簡單的方式整個在了一起。我們首先思考一個問題,古時候的人類,無論西方還是東方很早就開始計算圓周率的值,而更容易計算的自然常數e卻發現的很晚?我們先看圓周率,它等於圓的周長除以直徑。即π=c/d,這是一個非常簡單的除法公式,在人類的發展歷史中,必定會經歷建築房屋、製作糧倉、製造工具等。我們的祖先很早就接觸了圓。西周時期數學家商高曾與周公討論過圓與方的關係。