你知道自然常數e有多麼的無理嗎?

2020-12-04 電子通信和數學

自然常數e的性質有很多,首先它的無理性是當時數學家們首先要解決的,本篇就來談一談e是有多麼的無理,既然選擇了通向無理的徵程,就讓我們開始吧。

本篇就像你不相信1=0.999……一樣神奇,就因為它的神奇才能激發我們的好奇心去探索更多的未知。如果你對1=0.999……這樣的數學知識非常感興趣,那你同樣對本篇即將要探索的無理性更感興趣。

首先為了廣大讀者更好的理解,我們就從頭開始說起,首先如下眾所周知,e就等於

其中我們高中已經學過了階乘的含義,例如5!的階乘就等於,這些都是基本的數學概念性的知識

好了,我們回歸正題,首先普及下有理數的知識:如果一個數是有理數,肯定可以寫成兩個整數之比,所以有理數具體的說是整數和分數的集合,整數可以看成是分母為1的分數,有理數的小數部分是有限或無限循環的數。

你可以試著動筆去算一算,寫一寫,練一練

所以假設自然常數e是有理數的話,他就可以寫成兩個整數之比,根據這個假設可以得到e是在有理數情況下的一些結論

最後根據數學中通用的反證法,發現這些結論與假設又是矛盾,最後得出e不是有理數,也就不能寫成兩個整數之比。這是證明e是無理數的思路與方法。

所以e是有理數的情況下,存在兩個整數之比a/b等於一個無窮級數,形式如下圖

那麼這個級數肯定可以寫成b!與比它小的和比它大的數所組成的無窮級數,明白了嗎

其中b!是所有比它小的數的倍數,例如5!肯定是4!,3!,2!的倍數,這個很容易理解。所以a/b就可以寫成以b!為分母的分數+(b+1)!為分母的分數+(b+2)!分母的分數等等所組成的無窮級數。

但注意每項都有一個公約數,那就是b!.切記,這點很重要哦,你理解了嗎,我們繼續往下看

上式括號區域內的之和肯定大於0小於1/b,這是為什麼呢?雖然很簡單,為了廣大讀者更好的理解,在此透漏下:

將上式括號內中的級數換成公比是(b+1)的等比數列,最後這個等比無窮級數之和就是1/b,是不是很神奇

所a/b最後可以寫成如下的形式。那麼長的式子最後就剩下這麼點了,也就變得更加簡單了

我們來化簡,上式左右兩個邊乘上b!

繼續看,繼續化簡

最有就得到一個結論:左邊是整數,右邊是小數的一個等式,這個優美的結論與假設矛盾的,這也完全不可能的

所以e的無理性也就不言而喻了,簡單明了。

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  • 與圓周率並肩的自然常數e,到底自然在哪裡?
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  • 與圓周率並肩的自然常數e,到底自然在哪裡?
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    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。
  • 數學常數e的含義
  • 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?
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