3.2欧拉方程
欧拉公式
编辑词条欧拉公式[编辑本段]欧拉公式(Euler公式)在数学历史上有很多公式都是欧拉（Leonhard Euler 公元1707-1783年)发现的，它们都叫做欧拉公式，它们分散在各个数学分支之中。
（1）分式里的欧拉公式：a＾r/(a-b)(a-c)+b＾r/(b-c)(b-a)+c＾r/(c-a)(c-b)当r=0,1时式子的值为0当r=2时值为1当r=3时值为a+b+c（2）复变函数论里的欧拉公式：e^ix=cosx+isinx，e是自然对数的底，i是虚数单位。
它将三角函数的定义域扩大到复数，建立了三角函数和指数函数的关系，它在复变函数论里占有非常重要的地位。
将公式里的x换成-x，得到：e^-ix=cosx-isinx，然后采用两式相加减的方法得到：sinx=(e^ix-e^-ix)/(2i)，cosx=(e^ix+e^-ix)/2.这两个也叫做欧拉公式。
将e^ix=cosx+isinx中的x取作∏就得到：e^i∏+1=0.这个恒等式也叫做欧拉公式，它是数学里最令人着迷的一个公式，它将数学里最重要的几个数学联系到了一起：两个超越数：自然对数的底e，圆周率∏，两个单位：虚数单位i和自然数的单位1，以及数学里常见的0。
数学家们评价它是“上帝创造的公式”，我们只能看它而不能理解它。
（3）三角形中的欧拉公式：设R为三角形外接圆半径，r为内切圆半径，d为外心到内心的距离，则：d＾2=R＾2-2Rr（4）拓扑学里的欧拉公式：V+F-E=X(P)，V是多面体P的顶点个数，F是多面体P的面数，E是多面体P 的棱的条数,X(P)是多面体P的欧拉示性数。
如果P可以同胚于一个球面（可以通俗地理解为能吹胀而绷在一个球面上），那么X(P)=2，如果P同胚于一个接有h个环柄的球面，那么X(P)=2-2h。
X(P)叫做P的欧拉示性数，是拓扑不变量，就是无论再怎么经过拓扑变形也不会改变的量，是拓扑学研究的范围。
（5）初等数论里的欧拉公式：欧拉φ函数：φ(n)是所有小于n的正整数里，和n互素的整数的个数。
欧拉公式及其应用
欧拉公式及其应用
欧拉公式是数学中的一条重要定理，被誉为数学中的“五角星
公式”。
它由瑞士数学家欧拉于1736年发现，形式为V-E+F=2。
其中，V表示多面体的顶点数，E表示多面体的边数，F表示多面
体的面数。
欧拉公式一般只用于欧几里得空间中的凸多面体，然而，它的
应用却不仅限于此。
在计算机图形学中，欧拉公式已经成为了一
个广泛使用的工具，可以用于计算各种复杂的图形的拓扑结构信息。
此外，在数学、力学、物理学中，欧拉公式也有着广泛的应用。
在数学中，它被广泛应用于代数拓扑、流形拓扑等领域，是许多
数学问题的重要手段。
在力学中，欧拉公式被用来证明固体力学
基本方程组的平衡条件；在物理学中，则被用于推导色散关系、
介质常数等常见物理量。
在计算机科学领域，欧拉公式也是一个非常有用的工具。
例如，在计算机图形学中，我们常常需要将一幅图像转换成由多边形拼
接而成的图形，而欧拉公式就是用来计算这些多边形的顶点、边
和面的个数的。
此外，在计算机网络领域中，欧拉公式也被广泛运用于网络拓扑的计算和分析。
总之，欧拉公式作为数学中的一条重要定理，不仅仅在几何学中有着广泛的应用，还在代数拓扑、流形拓扑、计算机图形学、力学、物理学等领域中发挥着不可替代的作用。
研究欧拉公式及其应用，不仅对求解实际问题有着重要的帮助作用，还对我们深入理解数学的本质和发展历程有着重要的启示作用。
第3章 3.2欧拉方程
1,2 i
2 x 2 ) dt 例4 求泛函 J ( x) 02 ( x 在边界条件 x(0) 1, x( ) 2 下的极值轨线x*(t)
2
解： , t ) L( x, x 由欧拉方程得： 求得通解：
x x
2
2
L d L 2 x, 2 x x dt x
3.2 固定端点的变分问题—欧拉方程
定理3.3 已知泛函 J [ x(t )]
tf t0
拉格朗日问题 , t )dt L( x, x
t0 , t f已知，且x(t0 ) x0，x(t f ) x f
, t )和x(t )在[t0 , t f ]上连续可微 L( x, x
使泛函J(x)取极值的必要条件是轨线x*(t)满足
t
x2 x1 0
x1 (0) 0 x (0) 0 2 x1 ( 2 ) 1 x ( ) 1 2 2
x1 (t ) c1e c2e c3 cos t c4 sin t
t
t
x2 (t ) c1e c2e c3 cos t c4 sin t
t
t
0 c1 c2 c3 0 c1 c2 c3
1 c1e 2 c2 e 2 c4 1 c e 2 c e 2 c 1 2 4
y x
*
例6 求泛函
x(0) 0, x( ) 的极值曲线，a为常数。
解：L
J
0
x
2
ax sin t dt
ax sin t x
2
欧拉数理化
欧拉数理化一、介绍欧拉数理化是以瑞士数学家和物理学家欧拉命名的数学、物理和化学相关理论的总称。
欧拉是18世纪最杰出的数学家之一，他在数学、物理和工程等领域做出了许多重要贡献，被誉为“数学巨人”。
二、数学2.1 欧拉公式欧拉公式是数学中的一个重要公式，表达了数学、物理和工程中三个最基本的数学常数：自然对数的底e，圆周率π，以及虚数单位i之间的关系。
欧拉公式可以写成以下形式：eiπ + 1 = 0这个公式将了数学中的五个最基本的数学运算符联系在一起：0、1、e、i和π。
2.2 欧拉定理欧拉定理是一个在数论中的重要定理，它表明任何一个整数a与模数m互质（最大公约数为1），都有以下关系成立：aφ(m) ≡ 1 (mod m)其中φ(m)表示m的欧拉函数。
这个定理在许多数论和密码学的应用中发挥着重要作用。
三、物理3.1 欧拉方程欧拉方程是描述刚体平动和转动的基本方程。
对于一个平动的刚体，欧拉方程可以写成以下形式：F = ma其中F表示受力，m表示质量，a表示加速度。
对于一个转动的刚体，欧拉方程则变为：τ = Iα其中τ表示扭矩，I表示转动惯量，α表示角加速度。
欧拉方程被广泛应用于物理学和工程学中对刚体的运动进行分析和计算。
3.2 欧拉-拉格朗日方程欧拉-拉格朗日方程是描述力学系统中运动方程的重要工具。
它通过定义一个称为拉格朗日量的函数来描述系统的运动，然后利用欧拉-拉格朗日方程推导出描述系统运动的微分方程。
欧拉-拉格朗日方程在力学、光学和电磁学等领域的研究中起着重要的作用。
四、化学4.1 欧拉法则欧拉法则是物理化学中用来确定化学反应速率的一个基本原则。
根据欧拉法则，对于一个化学反应，它的速率正比于各个反应物的摩尔浓度的乘积，速率与摩尔浓度的指数关系由反应物的平衡方程式来确定。
4.2 欧拉方程欧拉方程是描述流体力学中理想不可压缩流体的运动方程的方程。
它可以用来描述流体在不同速度和压力下的运动情况。
欧拉方程在化学工程和流体力学中的研究中被广泛使用。
欧拉公式和球
①当d=0时，截面过球心，此时截面的面积最大， 此圆叫球的大圆，球面被经过球心的平面截得的圆 叫做大圆．
②当d=R时，平面与球相切．
③与球心距0<d<R平面与球面截得的圆， 叫小圆．
不过球心的截面截得的圆叫球的小圆．
球面的距离
在球面上，两点之间的最短连线的长度，就是 经过这两点的大圆在这两点间的一段劣弧的长 度，这个弧长叫做两点的球面距离．
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顿写一封内容尖刻的信回敬那家伙。 “可以狠狠地骂他一顿。”林肯说。 斯坦顿立刻写了一封措辞强烈的信，然后拿给总统看。 “对了，对了。”林肯高声叫好，“要的就是这个！好好训他一顿，真写绝了，斯坦顿。” 但是当斯坦顿把信叠好装进信封里时，林肯却 叫住他，问道：“你要干什么？” “寄出去呀。”斯坦顿有些摸不着头脑了。 “不要胡闹。”林肯大声说，“这封信不能发，快把它扔到炉子里去。凡是生气时写的信，我都是这么处理的。这封信写得好，写的时候你己经解了气，现在感觉好多了吧，那么就请你把它烧掉，再 写第二封信吧。” 6、果断 有一个6岁的小男孩，一天在外面玩耍时，发现了一个鸟巢被风从树上吹掉在地，从里面滚出了一个嗷嗷待哺的小麻雀。小男孩决定把它带回家喂养。 当他托着鸟巢走到家门口的时候，他突然想起妈妈不允许他在家里养小动物。于是，他轻轻地把小 麻雀放在门口，急忙走进屋去请求妈妈。在他的哀求下妈妈终于破例答应了。 小男孩兴奋地跑到门口，不料小麻雀已经不见了，他看见一只黑猫正在意犹未尽舔着嘴巴。小男孩为此伤心了很久。但从此他也记住了一个教训：只要是自己认定的事情，决不可优柔寡断。这个小男孩长 大后成就了一番事业，他就是华裔电脑名人—王安博士。 7、将军和驴子 古罗马皇帝哈德良曾经碰到过这样一个问题。 皇帝手下的一位将军，觉得他应该得到提升，便在皇帝面前提到这件事，以他的长久服役为理由。“我应该升更重要的领导岗位”，他报告，“因为，我的经 验丰富，参加过10次重要战役。” 哈德良皇帝是一个对人及才华有着高明判断力的人，他不认为这位将军有能力担任更高的职务，于是他随意指着绑在周围的战驴说： “亲爱的将军，好好看这些驴子，它们至少参加过20次战役，可他们仍然是驴子。” 8、马蝇效应 1860 年美国总统大选结束后，林肯当选为总统。他任命参议员萨蒙?蔡斯为财政部长。 有许多人反对这一任命。因为蔡斯虽然能干，但十分狂妄自大，他本想入主白宫，却输给了林肯，他认为自己比林肯要强得多，对林肯也非常不满，并且一如既往地追求总统职位。 林肯对关心他 的朋友讲了这样一个故事： “在农村长大的朋友们一定知道什么是马蝇了。有一次，我和我的兄弟在肯塔基老家的一个农场犁玉米地，我吆马，他扶犁。这匹马很懒，但有一段时间它却在地里跑得飞快，连我这双长腿都差点跟不上。到了地头，我发现有一只很大的马蝇叮在它身上 ，我随手就把马蝇打落了。我兄弟问我为什么要打落它，我说我不忍心看着这匹马那样被咬。我兄弟说：“唉呀，正是这家伙才使马跑得快嘛。” 然后，林肯说：“如果现在有一只叫‘总统欲’的马蝇正叮着蔡斯先生，那么只要它能使蔡斯和他的那个部不停地跑，我就不想去打落 它。” 9、潜水艇中的15个小时 二战快结束时，有个叫罗勃?摩尔的小伙子正在海军服役。他讲述了亲身经历的一件事。 "1945年3月，我在中南半岛附近276英尺的海下，学习到了人生最重要的一课。当时我正在一艘潜水艇上，我们从雷达上发现了一支日本舰队—— 一艘驱逐 护航舰、 一艘油轮和一艘布雷舰朝我们这边开过来。我们发射了五枚鱼雷，都没有击中。突然那艘布雷舰直朝我们开来 (一架日本飞机把我们的位置用无线电通知了它)。我们潜到150英尺深的地方，以免被它侦察到，同时做好应付深水炸弹的准备，还关闭了冷却系统和所有的发电机。 "3分钟后，天崩地裂。6枚深水炸弹在四周炸开，把我们直压海底 276英尺的地方。深水炸弹不停地投下，整整15个小时，有十几个二十个就在离我们50英尺左右的地方爆炸 要是深水炸弹距离潜水艇不到17英尺的话，潜艇就会炸出洞来。 "当时，我们奉命静静地躺在自己的床上，保 持镇定。 我吓得几乎无法呼吸，不停地对自己说: 。这下可死定了。潜水艇的温度几乎有摄氏40度，可我却怕得全身发冷，一阵阵冒冷汗。15个小时后，攻击停止了，显然那艘布雷舰用光了所有的炸弹而离开了。 "这15个小时，在我感觉好像有1500万年，我过去的生活一一在眼前 出现，我记起了做过的所有坏事和曾经担心过的一些很无聊的小事。我曾经担心过:没有钱买自己的房子，没有钱买车，没有钱给妻子买衣服。下班回家，常常和妻子为一点芝麻小事而争吵。我还为我额头上的一个小疤——一次车祸留下的伤痕——发过愁。 "所有这些年来的愁苦烦 恼，在此时此刻都显得那么荒谬、渺小，而我过去居然对他们很在意。" 10、参照标准 一个人去买碗，他懂得一些识别瓷器质量的方法，即用一只碗轻撞其它碗，发出清脆声音的碗肯定是质地好的。但来到店里，他却发现每一只碗发出的声音都不够清脆。最后店员拿出价格高昂的 工艺碗，结果还是让他不甚满意。店员最后不解地问：“你为什么拿着碗轻撞它呢？”那人说这是一种辨别瓷器质量的方法。 店员一听，立即取过一只质量上好的碗交给他：“你用这只碗去试试。”他换了碗，再去轻撞其它的碗，声音变得铿锵起来。 原来他手中拿着的是一只 质地很差的碗，它去轻碰每一只碗，都会发出混浊之音。合作者变了，参照标准变了，一切也就变了。 生活也是如此，你的参照标准如果错了，那么你眼中的整个世界也就错了。 11、最深刻的记忆 美国普林斯顿大学教授丹尼尔?卡尼曼将心理学的知识引入经济学，并因此获得2002 年诺贝尔经济学奖。 卡尼曼得出的结论看上去颇为荒谬，甚至违反直觉。1996 年，卡尼曼做了一个最为有名的实验，他研究了682 名做结肠镜检查的患者。他将病人随机分为两组，其中一组病人的结肠镜检查稍做延长，即检查结束后，先不抽出管子，而是静静地放一会儿，这时候 病人会感到不舒服，但已没什么大痛。做延长检查的病人（不管开始阶段有多么痛苦）事后都反应不错，觉得下次选择还是要选结肠镜而不是钡餐和X光。而那些没有延长检查时间的病人下来后则大叫：“真像下地狱啊。” 卡尼曼由此得出结论：“我们在评价某种经验时，有一个时 间长短的因素。也就是说，最后阶段的痛苦（或欣悦）程度决定了我们对整个事件的记忆与评价。这对我们预期某种决策以及每天利用这一“捷径”做出上百个决定极为有用。 12、热爱的奇迹 美国西部电器公司委托著名的梅奥教授，希望他能使下属的一家工厂里的女工提高生产效 率。 根据这些工人从事的非常单调的电磁铁绕线圈的工作，梅奥提出下午让工人们有10分钟的喝咖啡的休息时间，结果产量立刻增长。这时，梅奥进一步在上午也给工人10分钟喝咖啡的休息时间，生产再次增长。 但是，梅奥没有就此罢手，他开始宣布取消了下午的休息时间， 产量仍在增长；接着他又取消了上午的喝咖啡时间，但是产量继续增长着，工人们没有抱怨和怠工现象。这是为什么呢？ 这项工作的确是单调枯燥的。当有了休息后，工人们都喜欢这一段轻松愉快的时间，他们互相说笑着，谈论着感兴趣的话题。当听到梅奥向她们解释了她们在参 与一个实验。她们就感到自己正在一个有意义的程序中工作，有光荣的参与感。不知不觉中她们热爱上了这项工作，热爱上了这个集体。 于是这推动了工业心理学一个新的探索：热爱或兴趣似乎比休息、增加报酬等更能提高人们的生产力。热爱让我们无论身处什么样的环境，而精 神都住在一个自由、美丽的天堂里。热爱应该成为我们的生存内容之一。 13、看着我的眼睛 2002年，德国发生了一桩血案。一个19岁的小伙子，2001年留级，2002年又因伪造假条，被校方开除。他决心报复学校。4月26日上午，他戴着恐怖的面具，一手握一支手枪，一手拎着连发 猎枪，闯进学校，见人就打，主要是瞄准老师，他觉得是他们让他蒙受了羞辱。在20分钟的疯狂射击中，他的手枪共打出了40发子弹，将17人打死，其中有13名老师。他还有大量的子弹，足够把数百人送进坟墓。这时候，他的历史老师海泽先生走过来，抓住他的衬衣，试图同他说话。这 个血洗了母校的学生认出了他的老师，他摘掉了自己的面具。海泽先生叫着他的名字说，罗伯特，扣动你的扳机吧。如果你现在向我射击，那就看着我的眼睛!那个杀人杀红了眼的学生，盯着海泽先生看了一会儿，缓缓地放下了手枪，说，先生，我今天已经足够了。后来海泽先生把凶手 推进了一间教室，猛地关门，上了锁。此后不久，凶手在教室里饮弹自杀。 我惊讶海泽先生的勇敢，更惊讶他在这种千钧一发之时说出的这句话。 正是这句话，唤起了凶手残存的最后一丝良知，停止了暴行。 海泽先生是非常自信的。这不是一种技巧，而是一种坚定的修 养。是一种长期潜移默化修炼提升的结果。一位老师所有的岁月和经验，就化成了超人的勇气和智慧。 14、命令是这样传递的 据说，美军1910 年的一次部队的命令传递是这样的： 营长对值班军官：明晚大约8点钟左右，哈雷彗星将可能在这个地区被看到，这种彗星每隔76年 才能看见一次。命令所有士兵着野战服在操场上集合，我将向他们解释这一罕见的现象。如果下雨，就在礼堂集合，我为他们放一部有关彗星的影片。 值班军官对连长：根据营长的命令，明晚8点哈雷彗星将在操场上空出现。如果下雨，就让士兵穿着野战服列队前往礼堂，这一罕见 的现象将在那里出现。 连长对排长：根据营长的命令，明晚8点，非凡的哈雷彗星将身穿野战服在礼堂中出现。如果操场上下雨，营长将下达另一个命令，这种命令每隔76年才会出现一次。 排长对班长：明晚8点，营长将带着哈雷彗星在礼堂中出现，这是每隔76年才有的事。如 果下雨，营长将命令彗星穿上野战服到操场上去。 班长对士兵：在明晚8点下雨的时候，著名的76岁哈雷将军将身着野战服，开着他那“彗星”牌汽车，经过操场前往礼堂。 15、死亡暗示 非洲刚果有个黑人青年在朋友家作客，朋友准备了一只野鸡作为早餐。黑人青年的部落严 禁吃野鸡，他就问朋友，早点是不是野鸡。朋友答，不是野鸡。黑人青年便享受了一顿美味的早餐。数年后，他们二人再次见面。那位朋友问他想不想吃野鸡，青年回答说那是不可能的，因为巫师郑重警告过他绝不可以吃野鸡。
欧拉公式8个数学公式
欧拉公式8个数学公式正如欧拉所说：“数学是一门科学，是一种思想，不像物理学或化学，它只有一个原则，一般来说，这种原则就是逻辑。
”欧拉公式是欧拉研究所致力于发掘数学中最精确而又简洁的方法之一，是数学家们广泛使用的多项式解决问题的有效工具。
欧拉公式包含了许多数学家们构建出的有效的数学公式，非常适合于help用户速解决复杂的数学问题，而且它的效率非常高。
欧拉公式有很多，其中有8个最重要的数学公式如下：1、欧拉公式：n+n=2换言之，如果n是一个正整数，那么n+n等于2。
2、欧拉模式：奇数=2 and晗=2+1换言之，如果n是一个正整数，那么n等于2，如果n是一个偶数，那么等于2+1。
3、抛物线方程：y=a(x-h)+k抛物线方程是用来表示抛物线形状的数学方程式。
它的参数a、h和k都是人为设定的，它表示的抛物线的形状和位置。
4、二次函数求根公式：x= -b(b-4ac) / 2a二次函数求根公式，可以用来求出y=ax+bx+c的两个根。
5、勾股定理：a+b=c勾股定理是一个数学定理，指的是存在三条边的三角形，其中两条边的平方和等于第三条边的平方。
6、梯形公式：S=(a+b)h/2梯形公式是一个数学定理，其指出梯形的面积等于两边边长之和乘以高度再除以2。
7、立方体表面积公式：S=6a立方体表面积公式是指立方体表面积计算公式，其公式为：S=6a，即立方体表面积等于6倍每一边长的平方。
8、余弦定理：a=b+c-2bc cosA余弦定理指的是在一个三角形中，如果它的两条边的长度分别为a、b、c，它们的夹角A的余弦值为cosA，那么这个三角形的面积就是a=b+c-2bccosA。
这8个欧拉公式是数学家们长期研究出来的基础数学公式，用于解决复杂的数学问题。
这些公式包括了数学中的基本概念，如平方、立方、抛物线、梯形、三角形及两个边的余弦值等，可以被用来求解绝大多数数学问题。
欧拉公式的应用是十分广泛的，它们可以用来帮助解决复杂的数学问题，也可以用于几何上的计算，在大数据分析中，欧拉公式也可以用来提高准确性。
欧拉方程
Байду номын сангаас 其它
应用
泛函形式
推导过程
欧拉方程是泛函极值条件的微分表达式，求解泛函的欧拉方程，即可得到使泛函取极值的驻函数，将变分问 题转化为微分问题。
（1）最简单的欧拉方程是： 设函数F(x,y,y')是三个变量的连续函数，且点(x,y)位于有界闭区域B内，则对形如的变分，若其满足以下 条件： c)在有界闭区域B内存在某条特定曲线y(x)，使泛函取极值，且此曲线具有二阶连续导数。 则函数y、(x)满足微分方程： 上式即为泛函Q[y]的欧拉方程。 （2）含有自变函数高阶导数的泛函的欧拉方程 一般来说，对于下述泛函： 在类似条件下，可以得到对应的欧拉方程为： （3）含有多个自变函数的泛函的欧拉方程
在物理学上，欧拉方程统治刚体的转动，可以选取相对于惯量的主轴坐标为体坐标轴系，这使得计算得以简 化，因为我们如今可以将角动量的变化分成分别描述的大小变化和方向变化的部分，并进一步将惯量对角化。
在流体动力学中，欧拉方程是一组支配无黏性流体运动的方程，以莱昂哈德·欧拉命名。方程组各方程分别 代表质量守恒（连续性）、动量守恒及能量守恒，对应零黏性及无热传导项的纳维－斯托克斯方程。
欧拉在研究一些物理问题，如热的传导、圆膜的振动、电磁波的传播等问题时，常常碰到如下形式的方程： a x ²D ²y + b x D y + c y = f ( x ) 其 中 a 、 b 、 c 是 常 数 ， 这 是 一 个 二 阶 变 系 数 线 性 微 分 方 程 。 它 的 系 数 具 有 一 定 的 规 律 ： 二 阶 导 数 D ²y 的 系 数 是 二 次 函 数 a x ²， 一 阶 导 数 D y 的 系 数 是 一 次 函 数 b x ， y 的 系 数 是 常 数 。 这 样 的 方 程 称 为 欧 拉 方 程 。 例 如 ： ( x ²D ²- x D + 1 ) y = 0 , ( x ²D ²- 2 x D + 2 ) y = 2 x ³- x 等 都 是 欧 拉 方 程 。 化 学 中 足 球 烯 即 C - 6 0 和 此 方 程 有 关 。
牛顿—欧拉方程(可编辑修改word版)
M Ω b bb 牛顿-欧拉方程欧拉方程(Euler equations)，是欧拉运动定律的定量描述，欧拉运动定律是牛顿运动定律的延伸，在牛顿发表牛顿运动定律超过半个世纪后，于 1750 年，欧拉才成功的用欧拉方程表述了该定律：Ωb = I ‒ 1[M ‒ Ω × ( I Ω )]该方程是建立在角动量定理的基础上的描述刚体的旋转运动时 '刚体所受外力矩 与角加速度 的关系式，大多时候可简写成:Ω' = [M + (I ‒ I )Ω Ω ]/Ix x yy zz y x xx Ω' = [M + (I ‒ I )Ω Ω ]/I y y zz xx x z yy Ω' = [M + (I ‒ I )Ω Ω ]/Ixzzzyyx yzz其中，M x ,M y ,M z 分别为刚体坐标系S b 下三个轴的所受的外力矩， I xx ,I yy ,I zz 分别为刚体三个坐标轴的转动惯量(刚体坐标系下S b )。
欧拉方程通常与牛顿的平移运动方程被一起写出，称为牛顿-欧拉方程(Newton-Euler equations)：F (t ) = ma (t )M b = Ωb × ( I b Ωb ) + I b Ωb这里对牛顿的平移运动方程不赘述，只对欧拉方程进行讨论。
1. 单质点角动量定理 质点旋转时，有动量定理：F =d (mv ) dtr × F = r × d (mv )对两边叉乘质点位置矢量r ：dt b b观察：d (r × mv ) = r × d (mv ) + dr × mv因为：dt dt dt故有：dr× mv = v × mv = 0 dtd (r × mv ) = r × d (mv )dt dtr × F =d (r × mv )dt定义角动量L = r × mv ，可以看出r × F 为外力矩M故有单质点的角动量定理：2. 刚体的角动量定理M =dL dt定义刚体的角动量为：L G =∫L idm其中：L G 下标 G 表示该向量为大地坐标系S G 下的，L i 的下标 i 表示该向量为大地坐标S G 下各个质量元的向量。
欧拉公式和球(整理2019年11月)
二、球的概念和性质
（1）球的概念 定义：半圆以它的直径为旋转轴旋转所 成的曲面叫做球面，球面所围成的几何 体叫球体，简称球。
（2）球的元素
球心：球中形成球的半圆的圆心叫做球心， 一个球用表示它的球心的字母来表示，如球O，
O R
球的半径 ：
连接球心和球面上的任意一点的线段 叫做球的半径，如半径OA、OB等
球的直径：
连接球面上的两点并
A
且经过球心的线段叫
做球的直径。如直径
AB
B
球面仅仅指球的表面，而球体不仅包括球的表面，同时 还包括球面所包围的空间。
用一个平面去截一个球，截面是圆面， 球的截面有如下性质：
性质1：球心和截面圆心的连线垂直于截面。
离与球的半径R及 截面的半径，有如下关系式：
多面体欧拉公式、球
一、多面体欧拉公式
１、欧拉公式V+F－E=2，是描述简单多面 体的顶点数、面数、棱数之间特有规律的一 个公式，这个规律是简单多面体的一种拓扑 不变性。
V是顶点数，F是面数，E是棱数。
多面体和正多面体：
棱柱和棱锥都是一些平面多边形围成的几 何体，若干个平面多边形围成的几何体， 叫做多面体。围成多面体的各个多边形叫 做多面体的面。两个面的公共边叫做多面 体的棱。若干个面的公共顶点叫做多面体 的顶点。
把多面体的任何一个面伸展为平面，如果所有其他 各面都在这个平面的同侧，这样的多面体叫做凸多 面体．否则叫非凸多面体．
一个多面体至少有四个面，多面体依照 它的面数分别叫做四面体、五面体、六 面体。（三棱锥是四面体、三棱柱是五 面体，正方体是六面体。）
一般的，每个面都是有相同边数的正多 边形，且以每个顶点为其一端都有相同 数目的棱的凸多面体，叫正多面体。例 如，正方体就是一种正多面体。
欧拉方程
欧拉方程 (刚体运动)莱昂哈德·欧拉用欧拉角来描述刚体在三维欧几里得空间的取向。
对于任何一个参考系，一个刚体的取向，是依照顺序，从这参考系，做三个欧拉角的旋转而设定的。
所以，刚体的取向可以用三个基本旋转矩阵来决定。
换句话说，任何关于刚体旋转的旋转矩阵是由三个基本旋转矩阵复合而成的。
静态的定义三个欧拉角：() 。
蓝色的轴是xyz-轴，红色的轴是XYZ-坐标轴。
绿色的线是交点线(N) 。
对于在三维空间里的一个参考系，任何坐标系的取向，都可以用三个欧拉角来表现。
参考系又称为实验室参考系，是静止不动的。
而坐标系则固定于刚体，随着刚体的旋转而旋转。
参阅右图。
设定 xyz-轴为参考系的参考轴。
称 xy-平面与 XY-平面的相交为交点线，用英文字母（Ｎ）代表。
zxz 顺规的欧拉角可以静态地这样定义:∙α是x-轴与交点线的夹角，∙β是z-轴与Z-轴的夹角，∙γ是交点线与X-轴的夹角。
很可惜地，对于夹角的顺序和标记，夹角的两个轴的指定，并没有任何常规。
科学家对此从未达成共识。
每当用到欧拉角时，我们必须明确的表示出夹角的顺序，指定其参考轴。
实际上，有许多方法可以设定两个坐标系的相对取向。
欧拉角方法只是其中的一种。
此外，不同的作者会用不同组合的欧拉角来描述，或用不同的名字表示同样的欧拉角。
因此，使用欧拉角前，必须先做好明确的定义。
[编辑]角值范围∙值从0 至2π弧度。
∙β值从0 至π弧度。
对应于每一个取向，设定的一组欧拉角都是独特唯一的；除了某些例外：∙两组欧拉角的α，一个是0 ，一个是2π，而β与γ分别相等，则此两组欧拉角都描述同样的取向。
∙两组欧拉角的γ，一个是0 ，一个是2π，而α与β分别相等，则此两组欧拉角都描述同样的取向。
[编辑]旋转矩阵前面提到，设定刚体取向的旋转矩阵是由三个基本旋转矩阵合成的：单独分开作用，每个矩阵各自代表绕着其转动轴的旋转；但是，当它们照次序相乘，∙最里面的(最右的) 矩阵代表绕着z 轴的旋转。
理想流体动量传输方程——欧拉方程
pxx dx x
xz dx y
x
xy dx
x
0
实际流体微小平行六面体
x
3.4 实际流体动量传输方程——纳维尔-斯托克斯方程
微元体受力分析（续）：
垂直于 y轴的两个平面
z
后面
压应力： pyy
切应力： yx、 yz
pyy
yx
前面压应切力应：力p：yyyyxzpxyyyyyyydzx yddyyy
x方向： （1）压力
p p dy
y
z
D
C
P
P
P x
dx
dydz
P x
dxdydz
E
p
pF
p p dx x
（2）体积力
A
B
Xρdxdydz
（3）流体加速度
ma dxdydz dux
dt
H
p p dz
G
p
0
z
x
y
理想流体微小平行六面体
ma F dxdydz dux Xdxdydz p dxdydz
后面： yxdxdz
前面： yxdxdz 底面： zx dxdy
yx
y
0
dydxdz
y
zx
yx
yx
y
dy
x
微小平行六面体在x方向受力分析
顶面： zxdxdy
zx
z
dzdxdy
3.4 实际流体动量传输方程——纳维尔-斯托克斯方程
体积力：同理想流体，x方向分量→Xρdxdydz
惯性力：ma( x方向)→ dxdydz dux
用矢量表示—— W 1 P Du
Dt
(3.39)
欧拉 拉格朗日方程
欧拉拉格朗日方程欧拉拉格朗日方程欧拉方程和拉格朗日方程是经典力学中的两个重要方程，它们被广泛应用于物理学、工程学、数学等领域。
欧拉方程描述了质点在空间中的运动，而拉格朗日方程则描述了质点在势能场中的运动。
一、欧拉方程1.1 定义欧拉方程是经典力学中描述质点在空间中运动的基本方程。
它由牛顿第二定律和牛顿第三定律推导得出，表达式为：F = ma其中，F表示作用于质点上的合力，m表示质点的质量，a表示质点的加速度。
这个公式可以解释为：物体所受合外力等于物体的惯性乘以加速度。
1.2 推导过程欧拉方程可以从牛顿第二定律和牛顿第三定律推导得出。
首先，根据牛顿第二定律：F = ma其中F表示作用于物体上的合力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
然后根据牛顿第三定律：F12 = - F21其中F12和F21分别表示物体1对物体2的作用力和物体2对物体1的作用力。
将这两个公式代入欧拉方程中，可以得到：m1a1 = F12m2a2 = F21这就是欧拉方程的推导过程。
二、拉格朗日方程2.1 定义拉格朗日方程是经典力学中描述质点在势能场中运动的基本方程。
它由哈密顿原理推导得出，表达式为：d/dt(∂L/∂q') - ∂L/∂q = 0其中，L表示系统的拉格朗日函数，q表示广义坐标，q'表示广义速度。
这个公式可以解释为：系统在满足最小作用量原理下，其运动轨迹应该满足使作用量取极值的条件。
2.2 推导过程拉格朗日方程可以从哈密顿原理推导得出。
哈密顿原理是指，在所有可能的路径中，粒子实际上只会沿着使作用量取极值的路径运动。
因此，如果我们假设系统在某一瞬间处于广义坐标q和广义速度q'处，并且在接下来的一段时间内沿着某条路径运动，则该路径所对应的作用量为：S = ∫L(q,q',t)dt其中，L(q,q',t)表示系统的拉格朗日函数。
根据哈密顿原理，该路径所对应的作用量应该取极值，即：δS = 0将S展开，并对广义坐标和广义速度求偏导数，可以得到：δS = ∫[∂L/∂q δq + ∂L/∂q' δq']dt其中δq和δq'分别表示广义坐标和广义速度的微小变化量。
欧拉公式(总结)
在数学历史上有很多公式都是欧拉（Leonhard Euler 公元1707-1783年)发现的，它们都叫做欧拉公式，它们分散在各个数学分支之中。
（1）分式里的欧拉公式：a＾r/(a-b)(a-c)+b＾r/(b-c)(b-a)+c＾r/(c-a)(c-b)当r=0,1时式子的值为0当r=2时值为1当r=3时值为a+b+c（2）复变函数论里的欧拉公式：e^ix=cosx+isinx，e是自然对数的底，i是虚数单位。
它将三角函数的定义域扩大到复数，建立了三角函数和指数函数的关系，它在复变函数论里占有非常重要的地位。
将公式里的x换成-x，得到：e^-ix=cosx-isinx，然后采用两式相加减的方法得到：sinx=(e^ix-e^-ix)/(2i)，cosx=(e^ix+e^-ix)/2.这两个也叫做欧拉公式。
将e^ix=cosx+isinx中的x取作∏就得到：e^i∏+1=0.这个恒等式也叫做欧拉公式，它是数学里最令人着迷的一个公式，它将数学里最重要的几个数学联系到了一起：两个超越数：自然对数的底e，圆周率∏，两个单位：虚数单位i和自然数的单位1，以及数学里常见的0。
数学家们评价它是“上帝创造的公式”，我们只能看它而不能理解它。
（3）三角形中的欧拉公式：设R为三角形外接圆半径，r为内切圆半径，d为外心到内心的距离，则：d＾2=R＾2-2Rr（4）拓扑学里的欧拉公式：V+F-E=X(P)，V是多面体P的顶点个数，F是多面体P的面数，E是多面体P的棱的条数,X(P)是多面体P的欧拉示性数。
如果P可以同胚于一个球面（可以通俗地理解为能吹胀成一个球面），那么X(P)=2，如果P 同胚于一个接有h个环柄的球面，那么X(P)=2-2h。
X(P)叫做P的拓扑不变量，是拓扑学研究的范围。
（5）初等数论里的欧拉公式：欧拉φ函数：φ(n)是所有小于n的正整数里，和n互素的整数的个数。
n是一个正整数。
欧拉证明了下面这个式子：如果n的标准素因子分解式是p1^a1*p2^a2*……*pm*am，其中众pj(j=1,2,……,m)都是素数，而且两两不等。
欧拉方程推导过程
欧拉方程推导过程概述欧拉方程（Euler’s equation）是描述流体运动的基本方程之一，它是由瑞士数学家欧拉（Leonhard Euler）在18世纪提出的。
欧拉方程在流体力学、空气动力学等领域具有广泛的应用。
本文将介绍欧拉方程的推导过程，以及一些相关的概念。
基本假设在推导欧拉方程之前，我们需要先明确一些基本假设和定义： 1. 流体是连续的：假设流体是连续、无限可分的。
这意味着我们可以对流体的性质进行连续的观察和分析。
2. 流体是可压缩的：假设流体在运动过程中可以发生密度的变化。
3. 流体满足牛顿力学：假设流体的运动可以用牛顿力学描述，即满足牛顿第二定律。
推导过程为了推导欧拉方程，我们首先需要从基本假设出发，利用牛顿第二定律来描述流体运动。
1. 守恒方程守恒方程是流体力学中的基本方程，描述了质量、动量和能量的守恒。
在欧拉方程的推导中，我们主要关注质量守恒和动量守恒。
1.1 质量守恒质量守恒可以表达为以下形式：∂ρ+∇⋅(ρv)=0∂t其中，ρ表示流体的密度，v表示流体的速度。
该方程描述了密度在空间和时间上的变化。
1.2 动量守恒动量守恒可以表达为以下形式：ρ(∂v ∂t+v ⋅∇v)=−∇p +∇⋅T +ρg 其中，p 表示流体的压强，T 表示应力张量，g 表示重力加速度。
该方程描述了流体的动量在空间和时间上的变化。
2. 应力张量欧拉方程中的应力张量T 描述了流体内部的相互作用力。
它可以通过牛顿第二定律和基本假设推导得到。
2.1 应力张量的定义应力张量是一个二阶张量，它描述了流体内部各点沿不同方向的力和应变之间的关系。
在流体力学中，应力张量可以表示为：T ij =−pδij +σij其中，p 是流体的压强，δij 是克罗内克（Kronecker ）δ符号，σij 是剪切应力张量。
2.2 应力张量的推导为了推导应力张量，我们考虑流体中某一点的受力情况。
由牛顿第二定律可知，该点受到的合力等于质量乘以加速度：F =ma将质量表示为体积乘以密度m =ρV ，并将加速度表示为速度的时间导数a =dv dt ，可以得到：F =ρV dv dt将体积表示为面积乘以厚度V =SΔz ，并将速度的导数表示为时间的偏导数dv dt =∂v ∂t ，可以得到：F =ρSΔz ∂v ∂t当体积趋近于0时，左侧的合力可以表达为面积上的应力乘以面积元dS，即F= TdS。
微分方程欧拉方程解法
微分方程欧拉方程解法一、引言微分方程是数学中重要的一部分，它在物理、工程、经济等学科的研究中具有广泛的应用。
在解微分方程的过程中，欧拉方程是一种常见的解法之一。
本文将介绍欧拉方程的基本概念和求解方法，并通过具体的例子来说明其应用。
二、欧拉方程的定义欧拉方程是指具有形如F(x,y,y′,y″,...)=0的形式的微分方程。
其中，F是关于x,y,y′,y″,...的函数，y是未知函数，y′,y″分别表示y的一阶、二阶导数等。
解欧拉方程即是要找到满足该方程的函数y=f(x)。
三、欧拉方程的求解方法欧拉方程的求解方法主要有以下几种：3.1 变量分离法变量分离法是一种常用的解微分方程的方法，也适用于欧拉方程的求解。
具体步骤如下： 1. 将方程中所有含有y′的项移到方程的一边，其它项移到方程的另一边，得到F(x,y)−y′G(x,y,y′,y″...)=0的形式； 2. 观察方程的左边和右边是否可以通过变量分离，即是否可以将y和x分离开来； 3. 若能分离，则将左边只含有y的项移到右边，只含有x的项移到左边； 4. 对两边分别积分，得到H(x)+C=∫G(x,y,y′,y″...) dx的形式； 5. 求解上述积分方程，得到H(x)的表达式； 6. 将H(x)代入F(x,y)中，得到关于y的方程； 7. 求解该关于y的方程，得到解y=f(x)。
3.2 特征方程法特征方程法是欧拉方程求解的一种常用方法，适用于形如x n y(n)+a n−1x n−1y(n−1)+...+a0y=f(x)的方程。
具体步骤如下： 1. 假设解为y=x m，代入原方程，得到特征方程； 2. 求解特征方程，得到特征方程的根m； 3. 根据特征方程的根，给出通解的形式； 4. 根据边界条件，求解常数，得到特解。
四、欧拉方程的例子及求解过程为了更好地理解欧拉方程的求解方法，我们来看一个具体的例子：x2y″+xy′−4y=0。
下面是求解该方程的步骤：4.1 将方程变形为欧拉方程将方程变形为x2y″+xy′−4y=x2(d2ydx2)+x(dydx)−4y=0。
欧拉方程公式
欧拉方程公式：从原理到应用欧拉方程公式，也称为欧拉等式，是数学中一条重要的公式，它涉及到自然对数、虚数单位和三角函数。
本文将从原理、推导到应用层面介绍欧拉方程公式。
一、原理欧拉方程公式的原理基于欧拉公式 e^(ix)=cos(x)+i*sin(x)，其中e代表自然对数的底数，i代表虚数单位，x为任意实数。
我们可以通过欧拉公式将三角函数和指数函数联系在一起，进而推导出欧拉方程公式。
二、推导通过欧拉公式，我们可以得到e^(-ix)=cos(x)-i*sin(x)，将e^(ix)+e^(-ix)带入等式中，得到：e^(ix)+e^(-ix)=cos(x)+i*sin(x)+cos(x)-i*sin(x)=2*cos(x)将e^(ix)-e^(-ix)带入等式中，得到：e^(ix)-e^(-ix)=cos(x)+i*sin(x)-(cos(x)-i*sin(x))=2i*sin(x)根据上两式得到欧拉方程公式：e^(ix)=cos(x)+i*sin(x)三、应用欧拉方程公式在数学中有着广泛的应用，尤其在复数的运算中。
例如，可以将复数表示为 a+bi 的形式，根据欧拉方程公式，可以将其转换为 a*cos(x)+b*sin(x)+i*(b*cos(x)-a*sin(x)) 的形式，进而进行各种复数运算。
此外，欧拉方程公式还可以用于求解很多与三角函数有关的问题。
例如，可以用欧拉方程公式证明三角函数的和差角公式、倍角公式等等。
总结：欧拉方程公式在数学中有着广泛的应用，不仅在复数的运算中，还可以用于求解各种三角函数相关的问题。
其原理和推导过程清晰明了，可以为我们后续的学习提供指导。
欧拉(Euler)方程
解
作变量变换 x e t 或 t ln x,
2 2 x y x y 4 xy 3 x 3
原方程化为
D( D 1)( D 2) y D( D 1) y 4 Dy 3e 2 t ,
即 或
D3 y 2 D2 y 3 Dy 3e 2 t ,
d 用 D 表示对自变量 t 求导的运算 , dt 上述结果可以写为
xy Dy,
2 d y dy 2 2 x y 2 ( D D ) y D( D 1) y , dt dt
3 2 d y d y dy 3 x y 3 3 2 2 dt dt dt ( D 3 3 D 2 2 D ) y D( D 1)( D 2) y ,
特征方程的根为
r1 0, r2 1, r3 3.
所以齐次方程的通解为
C2 Y C1 C2e C3e C1 C3 x 3 . x
t 3t
设特解为 y be 2 t bx2
1 代入原方程，得 b . 2
2 x 即 y , 2
C2 1 2 3 所给欧拉方程的通解为 y C1 C 3 x x . x 2
一般地， x k y ( k ) D( D 1)( D k 1) y.
将上式代入欧拉方程， 则化为以 t 为自变量
的常系数线性微分方程. 求出这个方程的解后， 把 t 换为 ln x ， 即得到原方程的解.
例 求欧拉方程
x 3 y x 2 y 4 xy 3 x 2 的通解．
Hale Waihona Puke d3y d2y dy 2t 2 3 3 e . 3 2 dt dt dt
高等数学第十二章欧拉方程
一、欧拉方程
形如
xn y(n) +
p x y n−1 (n−1) 1
+⋯+
pn−1 xy′ +
pn y =
f (x)
的方程(其中 p1 , p2 ⋯ pn 为常数) 叫欧拉方程.
特点：各项未知函数导数的阶数与乘积因子自 变量的方次数相同．
解法：欧拉方程是特殊的变系数方程，通过变 量代换可化为常系数微分方程.
⋯⋯
用 D 表示对自变量 t 求导的运算 d ,
dt 上述结果可以写为
xy′ = Dy,
x2 y′′ = d 2 y − dy = (D2 − D) y = D(D − 1) y, dt2 dt
x3 y′′′ = d 3 y − 3 d 2 y + 2 dy dt3 dt2 dt
= ( D3 − 3D2 + 2D) y = D( D − 1)( D − 2) y,
解 作变量变换 x = et 或 t = ln x,
原方程化为
D(D − 1)(D − 2) y + D(D − 1) y − 4Dy = 3e2t ,
即 D3 y − 2D2 y − 3Dy = 3e2t ,
或
d 3 y − 2 d 2 y + 3 dy = 3e2t . dt3 dt2 dt
(1)
方程(1)所对应的齐次方程为
d 3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱy d 2 y dy − 2 + 3 = 0,
dt3 dt2 dt
其特征方程 r 3 − 2r 2 − 3r = 0,
特征方程的根为 r1 = 0, r2 = −1, r3 = 3.
所以齐次方程的通解为
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( 2)
x(t )是x(t )的变分，是很小的实变量。
* ( t ) x ( t ), t )dt J＝ F ( x * ( t ) x ( t ), x
t0
tf
( 3)
根据定理 3.2， 有
J x * ( t ) 0
而
J x ( t ) J x * ( t ) x ( t )
定 理3.2 （泛函极值定理）
若可微泛函 J y( x )在y0 ( x )上 达 到 极 值 （ 极 小 值 或 极大值）则在 y＝y0 ( x )上 的 变 分 等 于 零 ， 即
J y 0 ( x ) 0
1
3.2 欧拉方程 3.2.1 古典变分学的三个基本 问题 从容许函数类中求一容 许函数x(t )，使泛函 J x(t f ), t f
达到极小值的变分问题 称为迈耶尔（Mayer）问题。 从容许函数类中求一容 许函数x(t )，使泛函 (t ), t dt J F x(t ), x
tf t0
达到极小值的变分问题 称为拉格朗日（ Lagrange ）问题。 从容许函数类中求一容 许函数x(t )，使泛函 (t ), t dt J x(t f ), t f ＋ Lx(t ), x
tf
t0
6
对（7）式应用引理 3.1，有 d Fx Fx 0 dt * 这样问题3.1中使泛函 J 取极小值的极值曲线 x (t ) 应满足如下必要条件： d Fx Fx 0 dt x(t0 )＝x0，x(t f )＝x f Fx 0 Fx Fx x t Fx x x x 欧拉方程 欧拉方程的边界条件 欧拉方程
7
* * * , t )x ( t ) Fx ( t ) dt 0 ( x* , x ( x , x , t )x
( 4)
4
对（4）式左边第二项进行分 部积分，有
Hale Waihona Puke tft0 (t )dt＝Fx Fx x x (t )
T T t0 T
tf
tf
t0
d Fx x (t ) dt dt
T
(7 )
5
引 理3.1 变 分 学 的 基 本 引 理
设g( t )和 ( t )分 别 为 定 义 在 t 0，t f 上 的r维 连 续 函 数 向 量 ， 若对这样定义的任意 ( t )都 有 g T ( t ) ( t )dt＝0， 则 必 有 g( t ) 0 t t 0，t f
T
(5)
将（5）式代入（ 4）式，得
tf d T Fx Fx 0 x (t ) dt Fx x (t ) t0 t0 dt x(t0 ) 0, x(t f ) 0 tf
(6)
tf
t0
d Fx Fx x (t ) dt 0 dt
tf t0
达到极小值的变分问题 称为波尔扎（Bolza）问题。
2
3.2.2 欧拉方程 问题3.1 求一容许函数x(t ), 使泛函 , t )dt J＝ F ( x, x
t0 tf
(1)
达到极小值。其中 x(t )为n维函数向量，t为标量，x(t ) , t )对x、x 和t二次连续 至少是t的二次可微函数， F ( x, x 可微。x(t0 )＝x0，x(t f )＝x f 。 设极值曲线为x* (t )，x(t )为x* (t )附近的一条容许 曲线，则 x(t )＝x* (t ) x(t ) (2)式代入（ 1 ）式，得
*
0 0
T x tf
tf
t0
* ( t ) x ( t ), t )dt F ( x * ( t ) x ( t ), x
t0 tf
tf
t0
F
t0
F
T T * * * * F ( x , x , t) , t) F ( x , x x ( t ) x ( t ) dt x x T x * * * , t )x ( t ) Fx ( t ) dt ( x* , x ( x , x , t )x T T