欧拉公式的实际意义
什么是欧拉定理?
什么是欧拉定理?
在数论中,欧拉定理,(也称费马-欧拉定理)是一个关于同余的性质。欧拉定理表明,若n,a为正整数,且n,a互质,则:
欧拉公式具体是什么?
欧拉公式具体分好多种:
(1)分式里的欧拉公式:
a^r/(a-b)(a-c) b^r/(b-c)(b-a) c^r/(c-a)(c-b)
当r0,1时式子的值为0 当r2时值为1
当r3时值为a b c
(2)复变函数论里的欧拉公式:
e^ixcosx isinx,e是自然对数的底,i是虚数单位。它将三角函数的定义域扩大到复数,建立了三角函数和指数函数的关系,它在复变函数论里占有非常重要的地位。
e^ixcosx isinx的证明:
因为e^x1 x/1! x^2/2! x^3/3! x^4/4! ……
cos x1-x^2/2! x^4/4!-x^6/6!……
sin xx-x^3/3! x^5/5!-……
在e^x的展开式中把x换成±ix.(±i)^2-1, (±i)^3〒i, (±i)^41 ……(注意:其中"〒"表示"减加")
e^±ix1±x/1!-x^2/2! x^3/3!〒x^4/4!……
(1-x^2/2! ……)±i(x-x^3/3!……)
所以e^±ixcosx±isinx
将公式里的x换成-x,得到:
e^-ixcosx-isinx,然后采用两式相加减的方法得到: sinx(e^ix-e^-ix)/(2i),cosx(e^ix e^-ix)/2.这两个也叫做欧拉公式。将e^ixcosx isinx中的x取作∏就得到:
e^iπ 10. 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学联系到了一起: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。
(3)三角形中的欧拉公式:
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: d^2R^2-2Rr
(4)拓扑学里的欧拉公式:
V F-EX(P),V是多面体P的顶点个数,F是多面体P的面数,E是多面体P的棱的条数,X(P)是多面体P的欧拉示性数。
如果P可以同胚于一个球面(可以通俗地理解为能吹胀而绷在一个球面上),那么X(P)2,如果P同胚于一个接有h个环柄的球面,那么X(P)2-2h。
X(P)叫做P的欧拉示性数,是拓扑不变量,就是无论再怎么经过拓扑变形也不会改变的量,是拓扑学研究的范围。
在多面体中的运用:
简单多面体的顶点数V、面数F及棱数E间有关系
V F-E2
这个公式叫欧拉公式。公式描述了简单多面体顶点数、面数、棱数特有的规律。
(5)初等数论里的欧拉公式:
欧拉φ函数:φ(n)是所有小于n的正整数里,和n互素的整数的个数。n是一个正整数。
欧拉证明了下面这个式子:
如果n的标准素因子分解式是p1^a1*p2^a2*……*pm^am,其中众pj(j1,2,……,m)都是素数,而且两两不等。则有
φ(n)n(1-1/p1)(1-1/p2)……(1-1/pm)
利用容斥原理可以证明它。
此外还有很多著名定理都以欧拉的名字命名。
(6) 立体图形里的欧拉公式:
面数 顶点数—2棱数