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尤拉公式


尤拉公式,有時也稱為尤拉恆等式(例如,Trott 2004,第 174 頁),指出

 e^(ix)=cosx+isinx,
(1)

其中 i虛數單位。請注意,尤拉的 多面體公式 有時也稱為尤拉公式,尤拉曲率公式 也是如此。等價的表示式

 ix=ln(cosx+isinx)
(2)

之前由科茨 (Cotes) (1714) 發表。

公式的特殊情況,其中 x=pi,給出了美麗的恆等式

 e^(ipi)+1=0,
(3)

一個連線基本數字 i, pi, e, 1 和 0 (),基本運算 +, × 和指數運算,最重要的關係 =,以及其他。據報道,高斯評論說,如果這個公式不是顯而易見的,那麼讀者永遠不會成為一流的數學家(Derbyshire 2004,第 202 頁)。

尤拉公式可以使用級數展開來證明

e^(ix)=sum_(n=0)^(infty)((ix)^n)/(n!)
(4)
=sum_(n=0)^(infty)((-1)^nx^(2n))/((2n)!)+isum_(n=1)^(infty)((-1)^(n-1)x^(2n-1))/((2n-1)!)
(5)
=cosx+isinx.
(6)

它也可以使用複數積分來證明。設

z=costheta+isintheta
(7)
dz=(-sintheta+icostheta)dtheta
(8)
=i(costheta+isintheta)dtheta
(9)
=izdtheta
(10)
int(dz)/z=intidtheta
(11)
lnz=itheta,
(12)

因此

z=e^(itheta)
(13)
=costheta+isintheta.
(14)

一個數學笑話問:“需要多少數學家來更換燈泡?” 答案是“-e^(ipi)”(當然,這等於 1)。


另請參閱

棣莫弗恆等式尤拉恆等式多面體公式

使用 探索

參考文獻

Castellanos, D. "無處不在的 Pi。第一部分。" 數學雜誌 61, 67-98, 1988。Conway, J. H. 和 Guy, R. K. "尤拉的奇妙關係。" 數字之書。 紐約:Springer-Verlag,第 254-256 頁,1996 年。Cotes, R. "對數術。" 倫敦皇家學會哲學彙刊 29, 5-45, 1714。Derbyshire, J. 素數 Obsession:伯恩哈德·黎曼和數學中最偉大的未解問題。 紐約:Penguin,2004 年。Euler, L. "關於自然數冪的倒數級數之和的第二篇論文。" 柏林雜集 7, 172-192, 1743。Euler, L. 無窮小分析導論,第 1 卷。 博斯凱,盧塞恩,瑞士:第 104 頁,1748 年。Hoffman, P. 只愛數字的人:保羅·埃爾德什的故事和對數學真理的探索。 紐約:Hyperion,第 212 頁,1998 年。Trott, M. Mathematica 程式設計指南。 紐約:Springer-Verlag,2004 年。 http://www.mathematicaguidebooks.org/

請引用為

Weisstein, Eric W. "尤拉公式。" 來自 -- 資源。 https://mathworld.tw/EulerFormula.html

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