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數(shù)學(xué)上最偉大的公式之一:歐拉公式的推導(dǎo)與證明

 啟云_9137 2020-08-31

歐拉公式:

數(shù)學(xué)上最偉大的公式之一:歐拉公式的推導(dǎo)與證明

它是最著名的公式之一,它說明了復(fù)指數(shù)函數(shù)和三角函數(shù)之間的關(guān)系。它還提供了笛卡爾坐標(biāo)和極坐標(biāo)之間的有效轉(zhuǎn)換。因此,可以在許多數(shù)學(xué)分支,物理學(xué)和工程學(xué)中找到歐拉公式。

其中e是自然對數(shù)的底,i是虛數(shù)單位,并且θ∈C,e^i稱為單位復(fù)數(shù)。

歐拉公式的證明:

歐拉公式的推導(dǎo)是基于指數(shù)函數(shù)e^z和三角函數(shù)sin(x)和cos(x)的泰勒級數(shù)展開,其中z∈C, x∈R。

指數(shù)函數(shù)e^z的泰勒級數(shù)展開我們得到:

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現(xiàn)在,讓z=ix有以下形式:

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我們對上式進(jìn)行化簡,并且由于i^2 = -1得到:

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重新排列右邊的項(xiàng),將所有 i 項(xiàng)放在最后,得到:

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我們在結(jié)合cossin的泰勒級數(shù)展開式:

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因此,它簡化為

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這就是著名份歐拉公式

最后,當(dāng)我們計(jì)算x = π的歐拉公式時(shí),得到

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它對應(yīng)的幾何圖形就是

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最終得到一個(gè)將e,i,π,1,0,聯(lián)系起來的公式

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