欧拉公式

 

 1. 欧拉公式的发现

1740年10月8日,欧拉(Leonhard Euler ,1707~1783)写了一封信给他的老师约翰·伯努利(Johann Bernoulli,1667 ~ 1748),信中他提到一个发现,微分方程:

微分方程的解可以用两种方式给出,即:

微分方程的两个解

把两个解带入方程,很容易验证其正确性。(注:当时虚数还未被数学界公认,复平面的概念要到1799年才被韦塞尔提出来

最初欧拉对这个问题确实感到纳闷,不过以他那非凡的数学灵感,他意识到,这两个看上去相差很大的表达式,其实是相等的,后来欧拉用“i”来表示虚数单位,并沿用沿用至今,于是欧拉猜测:

 

欧拉第一方程

在给约翰·伯努利的另外一封信中,还清楚地看到,欧拉还知道:

                                      欧拉第二方程

欧拉的继续研究中,关于自然对数的幂级数展开验证了这两个公式,更增强了他对以上两个公式的信心,于是在1948年,欧拉在他的著作《无穷小分析引论》中,正式提出了欧拉公式。

                                               欧拉公式

2. 复平面上的单位圆

在复平面上画一个单位圆,单位圆上的点可以用三角函数来表示:

  

3.对同一个点不同的描述方式

 

4. 欧拉公式的证明(欧拉公式与泰勒公式)

5.为什么 e^{i\theta } 是圆周运动?

从图上可以推出 n\to \infty  时, e^ i 在单位圆上转动了1弧度。

再来看看 e^{i\pi } ,这个应该是在单位圆上转动 \pi  弧度:

看来 e^{i\theta } 确实是单位圆周上的圆周运动。

 

 

 资料来源:  

1.如何通俗地解释欧拉公式(e^πi+1=0)?

 

posted @ 2018-08-08 06:56  PKICA  阅读(3640)  评论(0编辑  收藏  举报