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数学里的e为什么叫做自然底数?

 政二街 2018-04-28

如果你有1元钱,如果每年的利息是1元,那么,你到年底可以收回2元。

按照每月的收益率来说,你每个月的利息是1/12元,如果你要求每月支付利息,而且可以利滚利——像余额宝那样,那么,你到年底可以拿到的钱是(1+1/12)的12次方。

如果你变得贪婪,要求每天支付利息,而且可以利滚利——像余额宝那样,那么,你到年底可以拿到的钱是(1+1/365)的365次方。

最后的最后,你觉得还不够,你要求每个瞬间都支付利息,而且可以利滚利,那么,你可以拿到的钱是(1+1/n)的n次方,而且n趋向于无穷大。这个时候,你能拿到的钱是e,也就是欧拉自然常数,大约等于2.718……

所以,自然常数e显然与最高级别的利滚利有关,在生活中,它的出现是非常自然的,也是很深邃的——因为贪婪是人性的基本面。

在大自然中,e也是到处存在,最重要的存在其实可以用数学中关于复数的运算来实现。

首先,你需要知道棣莫弗定理。

设存在两个复数(用三角形式表示),分别是Z1=r1(cosθ1+isinθ1),Z2=r2(cosθ2+isinθ2),

那么,它们的乘积:

Z1Z2=r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)].

棣莫弗的这个发现后来被欧拉用e表示了出来,显得更加优美:

欧拉把三角函数全部用e的指数表示了出来。

至于为什么欧拉能做到这个,需要从微积分的泰勒展开的角度去理解,总之,这个公式被很多人认为是最优美的:当x等于圆周率的时候,结果是-1。

e是一个无限不循环的小数,它其实是一个超越数,不过它背后可能还有很多其他的秘密,等待我们去发掘。

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