怎么向小学生解释欧拉公式 e^(πi)+1=0?
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爆炸吧知識
前幾天,超模君空投了一個包裹給8歲表妹。
不到三秒,表妹就從包裹里面拿出來一條毛毯:表哥,這個毛絨絨的毯子好舒服,我披著毯子寫作業很暖和,但這個圖案是啥,不懂耶。
如果你也不懂這是什么,請點擊圖片!
超模君聽說,內心炸裂,作為我超模君的表妹,竟然不懂歐拉公式為何物,不要你這個表妹也罷。
隨后在表妹酷酷哀求,我還是認回了她,并拉著她,手把手開始講起了歐拉公式。
故事發生在1740年,大數學家歐拉還是個有趣的青年,每天除了研究數學就是研究數學。
有一天,歐拉正在研究泰勒級數,正在感慨泰勒級數的美妙和規律性。
突然,他聽到了另一位大數學家笛卡爾提出了有趣的概念:虛數。
i?2?= -1
正在玩著泰勒級數的歐拉瞬間就來勁了,愣是想把虛數i放進去,結果泰勒級數變成了這樣。
看著毀在手上的泰勒級數,青年歐拉立馬把公式做了一下簡化:
歐拉看到這,數學家的強迫癥來了,先歸并一下同類項:
就在歐拉感慨泰勒級數引入虛數i時,腦中靈光一閃:要是引入cos和sin會怎樣?!
馬不停蹄,立馬演算,Amazing!
當歐拉發現這個公式時,他高興壞了,就像小孩子發現了奧特曼,數學家的樂趣也就這么簡單而純粹。
但這還并不是歐拉公式的神奇之處,接下來就是見證奇跡的時刻了。
然后再將歐拉公式在復平面展示出來,Amazing!!
在這里我們顯示數字0.45 + 0.89?i與e1.1i相同
在一番操作后,歐拉發現他所發現的公式竟然是一個圓。
e?ix產生半徑為1的圓
突然表妹插了一句話:為啥你說的這個公式跟毯子上的公式不一樣呢?
超模君雙目一瞪:還沒講完呢,剛才歐拉讓大家設想的是x=1.1,那么當x=π呢?
既然公式有了,那我們還需將公式展示在復平面上。
然后再把公式一整理,噔噔噔噔!世界最美的歐拉公式也就出來了。
8歲表妹:公式都長得差不多,但歐拉公式的美到底在哪呢?
超模君:數學從誕生至今,一直在做得一件事就是化具象為抽象,化繁為簡。歐拉公式衍生于泰勒級數,最終化成了常數e,圓周率π,虛數單位i,自然數1和0,正符合數學作為基礎科學的本質。
用最基礎的元素,造就最美妙的數學大廈,這就是歐拉公式最美妙的地方。
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總結
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