以欧拉命名的诸多公式
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欧拉公式是指以欧拉命名的诸多公式。其中最著名的有复变函数中的欧拉幅角公式,将复数、指数函数与三角函数联系起来;拓扑学中的欧拉多面体公式;初等数论中的欧拉函数公式。此外还包括其他一些欧拉公式,比如分式公式等等。
欧拉公式- 简介
欧拉公式是根据其提出者莱昂哈德•欧拉(L eonhard Euler)而命名的公式。欧拉公式的背后是一门新的几何学,这种新的几何学只研究图形各部分位置的相对次序,而不考虑图形尺寸大小,这就是由莱布尼兹和欧拉共同奠基的“橡皮膜上的几何学”(位置几何学),如今这门学科已经发展成数学的一个重要的分支——拓扑学。
有关凸多面体最有趣的定理之一是欧拉公式“F+V-E=2”,其实大约在1635年笛卡尔就早已发现了它。欧拉在1750年独立地发现了这个公式,并于1752年发表了它。由于笛卡尔的研究到1860年才被人们发现,所以这个定理就称为欧拉公式而不是笛卡尔公式。
欧拉公式- 公式
(1) 在复分析领域的欧拉公式
对于任意实数x,存在:e ix=cos x+i sin x
当x=π时,欧拉公式的特殊形式为e iπ+1=0。(参见欧拉恒等式)(2) 在几何学和代数拓扑学方面的欧拉公式
对于一个拥有F 个面、V 个顶角和E 条棱(边)的单联通多面体,必存在F+V-E=2。
(参见欧拉示性数)
欧拉公式- 四种形式
(1)分式
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)复数
由e^iθ=cosθ+isinθ,得到:
sinθ=(e^iθ-e^-iθ)/2i
cosθ=(e^iθ+e^-iθ)/2
(3)三角形
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:
d2=R2-2Rr
(4)多面体
设v为顶点数,e为棱数,是面数,则
v-e+f=2-2p
p为亏格,2-2p为欧拉示性数,例如:p=0 的多面体叫第零类多面体;p=1 的多面体叫第一类多面体等等。
欧拉公式- 特殊形式
e iπ+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字联系到了一起:两个
超越数:自然对数的底e,圆周率π,两个单位:虚数单位i和自然数的单位1,以及被称为人类伟大发现之一的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。