常数e,数学里的自然底数e是怎么来的?
自然常数由18世纪的大数学家欧拉推广开来常数e,所以这个数又被称为欧拉数,用字母e表示。e在数学中非常重要,通常会用到以e为底的对数,所以这个数又被称为自然底数。
自然常数e源自银行对复利的计算。假如你有1元钱存在银行里,银行的年利率为100%。那么,在一年后,你的资产将变为(1+1)^1元=2元。如果银行换一种利息计算方式,半年结算一次利息,并且半年利率为50%。那么,在一年后,你的资产将变为(1+0.5)^2元=2.25元。如果是每个月结算一次利息,并且月利率为1/12。那么,在一年后,你的资产将变为(1+1/12)^12元=2.61元。如果是每天结算一次利息,并且天利率为1/365。那么,在一年后(不考虑闰年),你的资产将变为(1+1/365)^365元=2.71元。
可以看到,利息的结算周期越短,最终回报越多。观察规律可得,这种利息的计算通式为(1+1/n)^n。既然利息结算周期越短收益越多,那么,如果每时每刻都在结算利息,即n趋于无穷大,最终的收益会是多少?也会变得无穷大吗?
事实上,当n趋于无穷大时,(1+1/n)^n等于一个常数,其大小为2.7182818284…。于是,人们就把这个常数定义为自然常数。数学家证明,自然常数是一个无理数,同时也是一个超越数(不能用整系数代数方程来表示的实数)。根据上述结果,e的表达式可写成:
此外,e还可以用无穷级数表示:
项数取得越多,越接近e的真实数值。
虽然自然常数没有圆周率广为人知,但它实际也被应用于诸多问题,例如,生长或衰变速率、概率问题、质数分布等等。很多自然变化规律都是遵循以自然常数为底的指数函数,正因为如此,这个数被冠之以“自然常数”。
Let A=(1+n)^((1-n)/n)
Let B=(1+n)^(1/n)
Let C=(1+n)^((1+n)/n) (n→+0)
So C/A=(1+n)^2→1 and A<B<C
由夹逼定理得 当n→+0时 A的极限存在
同理 当n→-0时 A的极限也存在
数学上规定,当n→0时 A的极限值为e
另一方面,可由e^x的泰勒级数展开式,并令x=1,便得出e的近似值2.718281828...
由于编辑数学公式太繁,所以写的不规范,请原谅.你也可以参看大学课本.
这是对自然的科学解说,所以准确的说应该是发现而不是发明。从科普贴上摘了两个版本,大致差不多,希望能帮到你~
版本一:1844年,法国数学家刘维尔最先推测e是超越数,一直到了1873年才由法国数学家爱米特证明e是超越数。
1727年,欧拉最先用e作为数学符号使用,后来经过一个时期人们又确定用e作为自然对数的底来纪念他。
版本二:第一次提到常数e,是约翰•纳皮尔于1618年出版的对数著作附录中的一张表。但它没有记录这常数,只有由它为底计算出的一张自然对数列表,通常认为是由威廉•奥特雷德(William Oughtred)制作。第一次把e看为常数的是雅各•伯努利(Jacob Bernoulli)。
已知的第一次用到常数e,是莱布尼茨于1690年和1691年给惠更斯的通信,以b表示。1727年欧拉开始用e来表示这常数;而e第一次在出版物用到,是1736年欧拉的《力学》(Mechanica)。虽然以后也有研究者用字母c表示,但e较常用,终于成为标准。
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