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高等数学边界点为什么是e?浅谈π与e之间的关系

高等数学边界点为什么是e?浅谈π与e之间的关系其实上式不只是自然数的幂次为2时有这种关系,只要幂次为偶数时就会有类似的关系。这么一说,是不是你就更加相信e和π只是自然数与正负号之间组合不同而产生的,其实它们本质都是自然数间的组合罢了。 sinhπ/π=(1 1/1^2)(1 1/2^2)...(1 1/n^2)...,n趋于无穷,其中sinhx=(e^x-e^-x)/2欧拉公式 这个公式具体的含义是什么呢?在小编看来e和π是通过虚数i来进行联系的,而虚数i的作用是什么?对于幂级数来说就是控制每一项前面的正负号的。这也解释了为什么e和π为什么会在许多以自然数倒数为项数的恒等式里面出现,它们其实都是自然数的一些组合,只是每个数字前面的正负号有所区别而已。 这就不难解释为什么e和π会有以下这种联系了:

初探

π和e究竟存在怎样的关系?相信许多数学爱好者都对这个问题感兴趣,小编今天就从科学的角度来审视这个问题。可能会有人对小编的数学水平存在疑惑,没关系,为了打消各位的疑惑,那就先让小编从自己推导出来的公式开始介绍吧。

高等数学边界点为什么是e?浅谈π与e之间的关系(1)

神奇的π与e恒等式

上面是小编推导出来的一个恒等式,证明过程保证严谨正确,用到了一些分析学和数论的知识,在此就不做介绍了。我们重点是要考察π与e之间的关系,先让我们来打量一下上面公式左式和右式之间的差别,一个很明显的差别是左边是级数,而右边是一个常数,而仔细观察就会发现,左式的下半部分其实可以写成1-(nπi)^2,对比右式的e^2-1,可以推测e和πi间其实存在内蕴的关系。

联想

哈哈,这么一说,大家是否想起了欧拉公式呢:

高等数学边界点为什么是e?浅谈π与e之间的关系(2)

欧拉公式

这个公式具体的含义是什么呢?在小编看来e和π是通过虚数i来进行联系的,而虚数i的作用是什么?对于幂级数来说就是控制每一项前面的正负号的。这也解释了为什么e和π为什么会在许多以自然数倒数为项数的恒等式里面出现,它们其实都是自然数的一些组合,只是每个数字前面的正负号有所区别而已。

这就不难解释为什么e和π会有以下这种联系了:

sinhπ/π=(1 1/1^2)(1 1/2^2)...(1 1/n^2)...,n趋于无穷,其中sinhx=(e^x-e^-x)/2

其实上式不只是自然数的幂次为2时有这种关系,只要幂次为偶数时就会有类似的关系。这么一说,是不是你就更加相信e和π只是自然数与正负号之间组合不同而产生的,其实它们本质都是自然数间的组合罢了。

拓展

下次你遇到类似的公式就可以用以上方法去联想它的前因后果了,静静地去享受这种自然数组合之美就可以了。最经典的可能就是斯特林公式了:

高等数学边界点为什么是e?浅谈π与e之间的关系(3)

当n趋于正无穷时,上式的误差可忽略

你细细一想不过是自然数的乘积罢了,不就是一种组合吗?哈哈,是不是好理解多了。

比较奇葩的公式也是有的:

高等数学边界点为什么是e?浅谈π与e之间的关系(4)

拉马努金黄金分割公式

对于这种公式,小编也是一脸懵呢,不过没关系,毕竟人家拉马努金是上帝之子嘛,一般人看懂难度确实比较大。但是右式明显包含了完整的偶数集,这不就说明了e和π和自然数的组合之间有很紧密的联系吗?

其实,只要正确审视数学,一些貌似神奇的公式也不过是在我们所认知的知识范围之内的产物,只要我们科学探知,就能避免一些伪科学的出现。

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