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欧拉公式


欧拉公式,有时也称为欧拉恒等式(例如,Trott 2004,第 174 页),指出

 e^(ix)=cosx+isinx,
(1)

其中 i虚数单位。请注意,欧拉的 多面体公式 有时也称为欧拉公式,欧拉曲率公式 也是如此。等价的表达式

 ix=ln(cosx+isinx)
(2)

之前由科茨 (Cotes) (1714) 发表。

公式的特殊情况,其中 x=pi,给出了美丽的恒等式

 e^(ipi)+1=0,
(3)

一个连接基本数字 i, pi, e, 1 和 0 (),基本运算 +, × 和指数运算,最重要的关系 =,以及其他。据报道,高斯评论说,如果这个公式不是显而易见的,那么读者永远不会成为一流的数学家(Derbyshire 2004,第 202 页)。

欧拉公式可以使用级数展开来证明

e^(ix)=sum_(n=0)^(infty)((ix)^n)/(n!)
(4)
=sum_(n=0)^(infty)((-1)^nx^(2n))/((2n)!)+isum_(n=1)^(infty)((-1)^(n-1)x^(2n-1))/((2n-1)!)
(5)
=cosx+isinx.
(6)

它也可以使用复数积分来证明。设

z=costheta+isintheta
(7)
dz=(-sintheta+icostheta)dtheta
(8)
=i(costheta+isintheta)dtheta
(9)
=izdtheta
(10)
int(dz)/z=intidtheta
(11)
lnz=itheta,
(12)

因此

z=e^(itheta)
(13)
=costheta+isintheta.
(14)

一个数学笑话问:“需要多少数学家来更换灯泡?” 答案是“-e^(ipi)”(当然,这等于 1)。


另请参阅

棣莫弗恒等式欧拉恒等式多面体公式

使用 探索

参考文献

Castellanos, D. "无处不在的 Pi。第一部分。" 数学杂志 61, 67-98, 1988。Conway, J. H. 和 Guy, R. K. "欧拉的奇妙关系。" 数字之书。 纽约:Springer-Verlag,第 254-256 页,1996 年。Cotes, R. "对数术。" 伦敦皇家学会哲学汇刊 29, 5-45, 1714。Derbyshire, J. 素数 Obsession:伯恩哈德·黎曼和数学中最伟大的未解问题。 纽约:Penguin,2004 年。Euler, L. "关于自然数幂的倒数级数之和的第二篇论文。" 柏林杂集 7, 172-192, 1743。Euler, L. 无穷小分析导论,第 1 卷。 博斯凯,卢塞恩,瑞士:第 104 页,1748 年。Hoffman, P. 只爱数字的人:保罗·埃尔德什的故事和对数学真理的探索。 纽约:Hyperion,第 212 页,1998 年。Trott, M. Mathematica 编程指南。 纽约:Springer-Verlag,2004 年。 http://www.mathematicaguidebooks.org/

请引用为

Weisstein, Eric W. "欧拉公式。" 来自 -- 资源。 https://mathworld.net.cn/EulerFormula.html

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