问题补充说明:为什么说欧拉公式伟大?
欧拉公式是指以欧拉命名的诸多公式。其中最著名的有,复变函数中的欧拉幅来自角公式,即将复数、指数函数与三角函数联系起来。拓扑学中的欧拉多面体公式360问答。初等数论中的欧拉函数公式。欧拉公式描述了简单多面体顶点数、面数、棱数特有的规律,它只适用于简单多面体。常用的欧拉公式有继皮状令名黄路烧进半复数函数e^ix=cosx+isinx,三角公式d^2=R^2-2Rr
,
慢留英物理学公式F=fe^ka等。
复变函数
e^ix=cosx+isinx,e是自然对数的底,i是虚数单位。它将三角函数的定义秋设刑压试验除岩构我域扩大到复数,建立了三角函数和指数函数的关系,它在复变函数论里占有非常重要的地位。[2]
欧拉公式
e^ix=cosx+isinx的证明:
因为e^x=1+x/1!+x^完求掉格花害液科均异菜2/2!+x^3/3!+x^4/4!+……
cos
x=1-x^2/2!+x^4/4!-x^钱正非搞她氧氢既点米除6/6!……
sin
x=x-x^3/3!+x^5/5!-x^7/月载7!……
在e^x的展开式中把x换成±i条顾苗齐措宣补围机玉x.
(±i)^2=-1,
(±i秋协律亮笑)^3=∓i,
(±i)^4=1
……
e^±ix=1±ix/1!-x^2/2!∓ix^3/3!+x^4/4!……
=(1-x^2/2!+……)±i(x-x^3/3!……)
所以e^±ix=cosx±i皮抓我菜黄场用根析sinx
将公式里的x换成-x,得到:
e^-ix=cosx-isinx,然后采用两式相加减的方法得到:
sinx=(e^ix-e^-ix)/(2i),cosx=(e^ix+e^-ix)/2.这两个也叫做欧拉公式。将e^ix=cosx+isinx中的x取作π就得到:
恒等式
e^iπ+1=0.这个恒等式也叫做欧拉公式,它是数学里最令人着迷的一个公式,它将数学里最重要的几个数字联系到了一起:两个超越数:自然对数的底e,圆周率π,两个单位:虚数单位i和自然数的单位1,张区顶准洋光还以及被称为人类伟大发现之一的0。数学家们评价它是“上帝创造的公式”
那么这个公式的证明就很简单了,利用上面的e^±ix=cosx±isinx。
那么这里的π就是x,那么
e^iπ=cosπ+isinπ
=-1
那么e^iπ+1=0
这个种如别换孙供公式实际上是前面公式的牛多即酸执评处够宗材唱一个应用。
分式
分式里的欧拉公式:
a^r/(a-b)(a-c)+b^r/(b-c)(b-a)+c^r/(c-a)(c-b)
当r=0,1时式子的值为0
当r=2时值和煤福到章此为1
当r=3时值为a座约工注+b+c
三角公式
评他情感讨对案右 三角形中的欧拉公向黄间式:
设R为三角形题行几外接圆半径,r为内切圆半径,d为外心到内心的距离,则:
d^2=R^2-2Rr
拓扑学说
拓扑学里的欧拉公式:
拓扑学 V+F-E=X(P),V是多面体P的顶点个数,F是多面体P的面数,E是多面体P的棱的条数,X(P)是多面体P的欧拉示性数。
如果P可以同胚于一个球面(可以通俗地理解为能吹胀而绷在一个球面上),那么X(P)=2,如果P同胚于一个接有h个环柄的球面,那么X(P)=2-2h。[3]
X(P)叫做P的欧拉示性数,是拓扑不变量,就是无论再怎么经过拓扑变形也不会改变的量,是拓扑学研究的范围。
初等数论
初等数论里的欧拉公式:
欧拉φ函数:φ(n)是所有小于n的正整数里,和n互素的整数的个数。n是一个正整数。
欧拉证明了下面这个式子:
如果n的标准素因子分解式是p1^a1*p2^a2*……*pm^am,其中众pj(j=1,2,……,m)都是素数,而且两两不等。则有
φ(n)=n(1-1/p1)(1-1/p2)……(1-1/pm)
利用容斥原理可以证明它。
物理学
欧拉公式应用
众所周知,生活中处处存在着摩擦力,欧拉测算出了摩擦力与绳索缠绕在桩上圈数之间的关系。现将欧拉这个颇有价值的公式列在这里:
F=fe^ka
其中,f表示我们施加的力,F表示与其对抗的力,e为自然对数的底,k表示绳与桩之间的摩擦系数,a表示缠绕转角,即绳索缠绕形成的弧长与弧半径之比。
此外还有很多著名定理都以欧拉的名字命名。
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