科普欄目|將加子轉換為乘子--直觀理解e^πi+1=0

2021-01-12 SDSZ數學研究社


e^x=1+x+(1/2)x^2+(1/6)x^3+…+(1/n!)x^n+…


在對待e^πi這個數時,我們也可以不通過定義的無限項加和式來理解它,

而是將其當作加子轉換為乘子的過程。

其實在二維的複數平面上加子乘子動作的變換也是可以應用的。每個複數都是複平面上的一個點。對於加子,我們可以滑動平面,讓0點平移到此複數對應的點。而對於乘子,我們仍可以保持0點不動,將1變換到複數對應的點。只不過在二維平面中,乘子的變換除了拉伸縮小還包括了旋轉。

舉個例子,如果我們把i看作加子,動作的變換是將平面向上平移。而作為乘子,動作的變換則是將平面逆時針旋轉了1/4(這個乘子旋轉運行兩次與-1這個乘子等價,即i^2=-1)。

而既然e^x可以將滑動轉換為拉伸,在複平面中我們也可以將新維度的加子變換上下滑動,轉換成旋轉的乘子變換。也就是說,e^x將縱軸上的點,放置於r=1的圓中,與乘子的旋轉變換相對應。我們可以直觀的想像把沿縱軸的線在不伸縮的前提下繞圓一周(2π的長度)。於是向上滑動π的加子就轉換為了繞圓半周的乘子。

因此,對於e^x這個函數,我們可以將加子πi轉換成乘子-1。公式e^πi=-1也就可以直觀看到了!


這就是通過將加子轉換為乘子的方法來直觀理解e^πi+1=0的方式,希望大家能從中收穫!

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