该欧拉数或查到的是,频繁地出现在许多科学和经济应用,以数字π和其他重要的数据在数学沿着著名的数学常数。
科学计算器会为数字e返回以下值:
图1.欧拉数经常出现在《科学》杂志中。资料来源:F. Zapata。
e = 2.718281828…
但是,还有更多的小数,例如:
e = 2.71828182845904523536…
现代计算机已经发现数字e的万亿小数位。
它是一个无理数,这意味着它具有无限数量的小数位数,没有任何重复模式(序列1828在开头出现两次,并且不再重复)。
并且这也意味着不能将数字e作为两个整数的商来获得。
历史
科学家雅克·伯努利(Jacques Bernoulli)在研究复利问题时于1683年确定了数字e,但此数字以前间接出现在苏格兰数学家约翰·纳皮尔(John Napier)的作品中,他在1618年左右发明了对数。
然而,正是在1727年,莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler)将其命名为e,并对其特性进行了深入研究。这就是为什么它也被称为欧拉数,也是当前使用的自然对数(指数)的自然底数的原因。
e值多少钱?
数字e值得:
e = 2.71828182845904523536…
省略号表示无穷小数,实际上,对于当今的计算机,数百万是已知的。
数字e的表示形式
下面介绍几种定义e的方法:
数字e为极限
表示伯数的多种方法之一是科学家伯努利在复利研究中发现的一种:
其中必须使值n非常大。
在计算器的帮助下,很容易检查到,当n非常大时,先前的表达式趋向于上面给出的e的值。
当然,我们想知道n可以做成多大,所以让我们尝试舍入数字,例如:
n = 1000;10,000或100,000
在第一种情况下,我们得到e = 2.7169239…。在第二个中,e = 2.7181459…,在第三个中,它更接近e的值:2.7182682。我们已经可以想象,如果n = 1,000,000或更大,则逼近会更好。
在数学语言中,使n越来越接近非常大的值的过程称为无穷大,其表示如下:
为了表示无穷大,使用符号“∞”。
数字e作为总和
也可以通过此操作定义数字e:
分母中出现的数字:1,2,6,24,120…对应于操作n!,其中:
根据定义,0!= 1。
可以很容易地检查出添加的附加数越多,得出的数字e越精确。
让我们用计算器做一些测试,添加越来越多的加数:
1 +1+(1/2)+(1/6)= 2.71667
1 +1+(1/2)+(1/6)+(1/24)= 2.75833
1 +1+(1/2)+(1/6)+(1/24)+(1/120)= 2.76667
1 +1+(1/2)+(1/6)+(1/24)+(1/120)+(1/720)= 2.71806
总和增加的项越多,结果越类似于e。
数学家使用求和符号Σ为涉及许多项的这些和设计了一种紧凑的表示法:
该表达式的读法如下:“从n = 0到n阶乘之间的1的无穷大之和”。
从几何角度看数字e
数字e具有与曲线图下方面积相关的图形表示:
y = 1 / x
当x的值在1到e之间时,此区域等于1,如下图所示:
图2.数字e的图形表示:x = 1和x = e之间的1 / x曲线下的面积为1。来源:F. Zapata。
数字e的性质
数字e的某些属性是:
-这是不合理的,换句话说,不能简单地通过将两个整数相除来获得它。
-数字e也是一个超越数,这意味着e不是任何多项式方程的解。
-通过欧拉恒等式,它与数学领域中的其他四个著名数字有关,即:π,i,1和0:
-所谓的复数可以通过e表示。
-它构成了当前自然或自然对数的基础(John Napier的原始定义有些不同)。
-它是唯一使自然对数等于1的数字,即:
应用领域
统计
数字e在概率和统计领域中经常出现,以各种分布出现,例如正态分布或高斯分布,泊松分布和其他分布。
工程
在工程中它是经常使用的,因为例如在力学和电磁学中存在指数函数y = e x。在众多应用中,我们可以提及:
-垂悬在末端的电缆或链条采用以下曲线的形状:
y =(e x + e -x)/ 2
-最初放电的电容器C与电阻R和电压源V串联连接,以作为时间t的函数获得一定的电荷Q,该电荷由以下公式得出:
Q(t)= CV(1-e -t / RC)
生物学
指数函数y = Ae Bx,具有A和B常数,用于模拟细胞生长和细菌生长。
物理
在核物理学中,放射性衰变和年龄确定是通过放射性碳测年建模的。
经济
在计算复利时,数字e自然产生。
假设您有一定数量的资金P o以每年i%的利率进行投资。
如果您将钱保留一年,那么在此之后,您将拥有:
再过一年不碰它,您将拥有:
并以这种方式持续了n年:
现在,让我们记住e的定义之一:
它看起来有点像P的表达式,所以必须存在一个关系。
我们将在n个时间段内分配名义利率i,这样复合利率将为i / n:
这个表达式看起来有点像我们的极限,但是仍然不完全一样。
但是,经过一些代数运算后,可以证明通过对变量进行以下更改:
我们的金钱P变为:
大括号之间的内容(即使用字母h书写)也等于定义数字e的限制的自变量,仅缺少限制。
让我们使h→∞,大括号之间的数字变为e。这并不意味着我们必须等待无限长的时间才能提取我们的钱。
如果我们仔细观察,通过使h = n / i并趋于∞,我们实际上所做的就是在非常非常短的时间内分散利率:
i = n /小时
这称为连续复利。在这种情况下,金额的计算很容易,如下所示:
其中我是年利率。例如,当您以每年9%的利率存入12欧元时,通过连续资本化,一年后您将:
利润为1.13欧元。
参考文献
- 享受数学。复利:定期组成。从以下网站恢复:enjoylasmatematicas.com。
- Figuera,J.,2000年。《数学第一》。多元化。CO-BO版本。
- 加西亚,M。基本演算中的数字e。从以下网站恢复:matematica.ciens.ucv.ve。
- Jiménez,R.,2008年。代数。学徒大厅。
- Larson,R.2010。变量的计算。9号 版。麦格劳·希尔。