世界上最偉大的十個公式 歐拉公式最完美(已看懵)
慕珍Sama
英國科學(xué)期刊《物理世界》曾讓讀者投票評選了“世界上最偉大的十個公式”,最終榜上有名的十個公式既有無人不知的1+1=2,又有著名的E=mc2;既有簡單的圓周公式,又有復(fù)雜的歐拉公式,這種公式被稱為世界上最完美的公式,下面就來跟隨小編解開其神秘面紗吧。
世界上最偉大的十個公式:歐拉公式、麥克斯韋方程組、牛頓第二定律、勾股定理、薛定諤方程、質(zhì)能方程、德布羅意方程組、1+1=2、傅立葉變換、圓的周長公式
一、世界上最完美的公式
歐拉是歷史上最多產(chǎn)的數(shù)學(xué)家,也是各領(lǐng)域(包含數(shù)學(xué)的所有分支及力學(xué)、光學(xué)、音響學(xué)、水利、天文、化學(xué)、醫(yī)藥等)最多著作的學(xué)者。數(shù)學(xué)史上稱十八世紀為“歐拉時代”。歐拉出生于瑞士,31歲喪失了右眼的視力,59歲雙眼失明,但他性格樂觀,有驚人的記憶力及集中力。他一生謙遜,很少用自己的名字給他發(fā)現(xiàn)的東西命名。不過還是命名了一個最重要的一個常數(shù)——e。
該公式的巧妙之處在于,它沒有任何多余的內(nèi)容,將數(shù)學(xué)中最基本的e、i、π放在了同一個式子中,同時加入了數(shù)學(xué)也是哲學(xué)中最重要的0和1,再以簡單的加號相連。高斯曾經(jīng)說:“一個人第一次看到這個公式而不感到它的魅力,他不可能成為數(shù)學(xué)家。” 雖然不敢肯定她是世界上“最偉大公式",但是可以肯定它是最完美的數(shù)學(xué)公式之一。
理由如下:
1、自然數(shù)的“e”含于其中。 自然對數(shù)的底,大到飛船的速度,小至蝸牛的螺線,誰能夠離開它?
2、最重要的常數(shù) π 含于其中。 世界上最完美的平面對稱圖形是圓。“最偉大的公式”能夠離開圓周率嗎? (還有π和e是兩個最重要的無理數(shù)!)
3、最重要的運算符號 + 含于其中。 之所以說加號是最重要的符號,是因為其余符號都是由加號派生而來。減號是加法的逆逆運算,乘法是累計的加法……
4、最重要的關(guān)系符號 = 含于其中。 從你一開始學(xué)算術(shù),最先遇見它,相信你也會同意這句話。
5、最重要的兩個元在里面。零元0 ,單位1 ,是構(gòu)造群,環(huán),域的基本元素。如果你看了有關(guān)《近世代數(shù)》的書,你就會體會到它的重要性。
6、最重要的虛單位 i 也在其中。 虛單位 i 使數(shù)軸上的問題擴展到了平面,而在哈密爾的 4 元數(shù)與 凱萊的 8 元數(shù)中也離開不了它。 之所以說她美,是因為這個公式的精簡。她沒有多余的字符,卻聯(lián)系著幾乎所有的數(shù)學(xué)知識。 有了加號,可以得到其余運算符號; 有了0,1,就可以得到其他的數(shù)字; 有了 π 就有了圓函數(shù),也就是三角函數(shù); 有了 i 就有了虛數(shù),平面向量與其對應(yīng),也就有了哈密爾的 4 元數(shù),現(xiàn)實的空間與其對應(yīng); 有了 e 就有了微積分,就有了和工業(yè)革命時期相適宜的數(shù)學(xué)。
運用于三角形中: 設(shè)r為三角形外接圓半徑,r為內(nèi)切圓半徑,d為外心到內(nèi)心的距離,則: d^2=r^2-2rr
運用于拓撲學(xué)里: v+f-e=x(p),v是多面體p的頂點個數(shù),f是多面體p的面數(shù),e是多面體p的棱的條數(shù),x(p)是多面體p的歐拉示性數(shù)。 如果p可以同胚于一個球面(可以通俗地理解為能吹脹而繃在一個球面上),那么x(p)=2,如果p同胚于一個接有h個環(huán)柄的球面,那么x(p)=2-2h。 x(p)叫做p的歐拉示性數(shù),是拓撲不變量,就是無論再怎么經(jīng)過拓撲變形也不會改變的量,是拓撲學(xué)研究的范圍。
在多面體中的運用: 簡單多面體的頂點數(shù)v、面數(shù)f及棱數(shù)e間有關(guān)系 v+f-e=2 這個公式叫歐拉公式。公式描述了簡單多面體頂點數(shù)、面數(shù)、棱數(shù)特有的規(guī)律。
運用于初等數(shù)論里: 歐拉φ函數(shù):φ(n)是所有小于n的正整數(shù)里,和n互素的整數(shù)的個數(shù)。n是一個正整數(shù)。 歐拉證明了下面這個式子: 如果n的標準素因子分解式是p1^a1*p2^a2*……*pm^am,其中眾pj(j=1,2,……,m)都是素數(shù),而且兩兩不等。則有 φ(n)=n(1-1/p1)(1-1/p2)……(1-1/pm) 利用容斥原理可以證明它。 此外還有很多著名定理都以歐拉的名字命名。
世界上最偉大的十個公式