圓周長(cháng)公式
創(chuàng )立者:祖沖之(所以國際上也稱(chēng)“祖率”)
提出時(shí)間:南北朝
意義:精確計算圓周長(cháng)、圓面積、球體積等幾何形狀的關(guān)鍵值。也可應用于工程師或物理學(xué)家要進(jìn)行較精密的計算
公式:
歐拉公式(Euler’s Identity)
創(chuàng )立者:萊昂哈德·歐拉
提出時(shí)間:1752年
歐拉公式也被稱(chēng)為世界上最完美的公式,在數學(xué)歷史上有很多公式都是歐拉發(fā)現的,它們都叫做歐拉公式,它們分散在各個(gè)數學(xué)分支之中。如:分式里的、復變函數論里的、三角形中的、拓撲學(xué)里的、初等數論里的歐拉公式等等。以下舉例:
(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.
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^i∏+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)超數:自然對數的底e,圓周率∏,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)名公式都以歐拉命名哦,它不僅是世界上最偉大十大公式之一,也是數學(xué)里最令人著(zhù)迷的公式之一,也是最美的,因為這個(gè)公式的精簡(jiǎn)。它沒(méi)有多余的字符,卻聯(lián)系著(zhù)幾乎所有的數學(xué)知識?! ?