復變函數中,e^(ix)=(cos x+isin x)稱(chēng)為歐拉公式,e是自然對數的底,i是虛數單位。
拓撲學(xué)中,在任何一個(gè)規則球面地圖上,用 R記區域個(gè) 數 ,V記頂點(diǎn)個(gè)數 ,E記邊界個(gè)數 ,則 R+ V- E= 2,這就是歐拉定理 ,它于 1640年由 Descartes首先給出證明 ,后來(lái) Euler(歐拉 )于 1752年又獨立地給出證明 ,我們稱(chēng)其為歐拉定理 ,在國外也有人稱(chēng)其 為 Descartes定理。
R+ V- E= 2就是歐拉公式。
擴展資料
它將指數函數的定義域擴大到復數,建立了三角函數和指數函數的關(guān)系,它不僅出現在數學(xué)分析里,而且在復變函數論里也占有非常重要的地位,更被譽(yù)為“數學(xué)中的天橋”
歐拉公式具體分好多種:
(1)分式里的歐拉公式:
a^r/(a-b)(a-c)+b^r/(b-c)(b-a)+c^r/(c-a)(c-b)
當r=0,1時(shí)式子的值為0 當r=2時(shí)值為1
當r=3時(shí)值為a+b+c
(2)復變函數論里的歐拉公式:
e^ix=cosx+isinx,e是自然對數的底,i是虛數單位。它將三角函數的定義域擴大到復數,建立了三角函數和指數函數的關(guān)系,它在復變函數論里占有非常重要的地位。
e^ix=cosx+isinx的證明:
因為e^x=1+x/1!+x^2/2!+x^3/3!+x^4/4!+……
cos x=1-x^2/2!+x^4/4!-x^6/6!……
sin x=x-x^3/3!+x^5/5!-……
在e^x的展開(kāi)式中把x換成±ix.(±i)^2=-1, (±i)^3=〒i, (±i)^4=1 ……(注意:其中"〒"表示"減加")
e^±ix=1±x/1!-x^2/2!+x^3/3!〒x^4/4!……
=(1-x^2/2!+……)±i(x-x^3/3!……)
所以e^±ix=cosx±isinx
將公式里的x換成-x,得到:
e^-ix=cosx-isinx,然后采用兩式相加減的方法得到: sinx=(e^ix-e^-ix)/(2i),cosx=(e^ix+e^-ix)/2.這兩個(gè)也叫做歐拉公式。將e^ix=cosx+isinx中的x取作∏就得到:
e^iπ+1=0. 這個(gè)恒等式也叫做歐拉公式,它是數學(xué)里最令人著(zhù)迷的一個(gè)公式,它將數學(xué)里最重要的幾個(gè)數學(xué)聯(lián)系到了一起:兩個(gè)超越數:自然對數的底e,圓周率π,兩個(gè)單位:虛數單位i和自然數的單位1,以及數學(xué)里常見(jiàn)的0。數學(xué)家們評價(jià)它是“上帝創(chuàng )造的公式”,我們只能看它而不能理解它。
(3)三角形中的歐拉公式:
設R為三角形外接圓半徑,r為內切圓半徑,d為外心到內心的距離,則: d^2=R^2-2Rr
(4)拓撲學(xué)里的歐拉公式:
V+F-E=X(P),V是多面體P的頂點(diǎn)個(gè)數,F是多面體P的面數,E是多面體P的棱的條數,X(P)是多面體P的歐拉示性數。
如果P可以同胚于一個(gè)球面(可以通俗地理解為能吹脹而繃在一個(gè)球面上),那么X(P)=2,如果P同胚于一個(gè)接有h個(gè)環(huán)柄的球面,那么X(P)=2-2h。
X(P)叫做P的歐拉示性數,是拓撲不變量,就是無(wú)論再怎么經(jīng)過(guò)拓撲變形也不會(huì )改變的量,是拓撲學(xué)研究的范圍。
在多面體中的運用:
簡(jiǎn)單多面體的頂點(diǎn)數V、面數F及棱數E間有關(guān)系
V+F-E=2
這個(gè)公式叫歐拉公式。公式描述了簡(jiǎn)單多面體頂點(diǎn)數、面數、棱數特有的規律。
(5)初等數論里的歐拉公式:
歐拉φ函數:φ(n)是所有小于n的正整數里,和n互素的整數的個(gè)數。n是一個(gè)正整數。
歐拉證明了下面這個(gè)式子:
如果n的標準素因子分解式是p1^a1*p2^a2*……*pm^am,其中眾pj(j=1,2,……,m)都是素數,而且兩兩不等。則有
φ(n)=n(1-1/p1)(1-1/p2)……(1-1/pm)
利用容斥原理可以證明它。
此外還有很多著(zhù)名定理都以歐拉的名字命名。
(6) 立體圖形里的歐拉公式:
面數+頂點(diǎn)數—2=棱數
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