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自然常数e的由来 及欧拉公式

时间:2019-11-06 12:22:10

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自然常数e的由来 及欧拉公式

e是数学中最重要的常数之一,是一个无理数,就是说跟 π 一样是无限不循环小数。比起我们更熟知的两个无理数圆周率 π 和 √2 不同,它不是由数学家由几何问题上发现而来的,而出自一个金融问题,是用来表示增长率和变化率的常数,很多增长与衰减过程中都出现了 e 的身影。

一,e 与复利问题

复利公式:

PV=PV(1+i)^n

解释一下上面的复利公式:FV(Future Value)是指财富在未来的价值;PV(Present Value)是指现值,亦即指本金;i(interest)是指周期内的固定利率或固定回报率,n 则是累计的周期。

假设一年就计算一次利息,一年年利率为 100%,则收益为:

(1+1)^1=2

改变计息的周期,假设半年就计算一次利息,半年利率为 50%,这样下半年新得到的利息同样可以生息。这样方案最终的收益应该比前一种更好,计算最终收益需要用到复利公式。

(1+0.5)^2=2.25

假设每个月结算一次,这样月利率为 1/12 ,最终收益为

(1+1/12)^12=2.61304

变为每周计算一次,这样一年计息的次数就是 52 次 .

(1+1/52)^52=2.6926

我们甚至可以按每天来计息,或者半天、小时、分、秒来计算.随着 n 趋于无穷,对于这样的连续复利存在着一个极限,一个神秘的数学常数由此出现了,自然常数e。

二,欧拉恒等式(欧拉公式)

它将数学里最重要的几个常数联系到了一起,自然对数的底e,圆周率π,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。

欧拉恒等式是指下列关系式:

这是复分析的欧拉公式的特例:对任何实数x,(称为欧拉公式) ,作代入即给出恒等式。

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