自然常数(e)
自然常数
e
(也称欧拉数)
是个有名的
无理数
,也就是无限不循环小数,它是数学里最重要的数字之一。
e
出现在很多数学领域里,所以了解它是很有用的。
e
等于:
2.7182818284590452353602874713527……
如何计算
e
值?
(1)
当 n 越来越大时,(1 + 1/n)n
的值越来越趋近
e
:
(2)
e
也等于 1/0! + 1/1! + 1/2! + 1/3! + 1/4! + 1/5! + 1/6! + 1/7! + ……
首几项的和是:
1 + 1 + 1/2 + 1/6 + 1/24 + 1/120 = 2.718055556
e
有什么特点?
例子:把一个数分成相等的部分,然后把所有部分相乘,那么
每个部分要多大才可以得到
最大
的乘积呢?
如把 20 分成 4 等份,每份是 20/4 = 5,然后把它们相乘:
5 × 5 × 5 × 5 = 54 = 625
尝试分成 5 等份,20/5 = 4,然后把它们相乘:
4 × 4 × 4 × 4 × 4 = 45 = 1024
乘积变大了!但是,怎样得到
最大
的乘积?
答案:每部分的大小等于 e(或尽量接近 e)。
如把 10 分别分成 3等份、4等份和5等份,结果如下:
10 分开为 3 份是 3.3……
3.3…… × 3.3…… × 3.3…… = (3.3……)^
3
= 37.037……
10 分开为 4 等份是 2.5
2.5 × 2.5 × 2.5 × 2.5 = 2.5^
4
=
39.0625
10 分开为 5 等份是 2
2 × 2 × 2 × 2 × 2 = 2^
5
= 32
看出最接近e
的数值的乘积最大,这里的数值是 2.5。
e
的作用
?
从上面例子中, 表明
e 是
数的增长的极限。
生活中经常遇到一个量的变化与自身大小相关的问题,在求解这些问题时,引入
e
的
指数函数
e^
x
和
对数函数
lnx,很多的计算将得到顺利求解。如:借贷和投资中的复利计算、复杂函数的求导计算等。
圆周率(π)
在求解和圆相关的问题时,就使用到圆周率这个无理数。
圆周率
计算公式:
圆周率 = 圆周长 / 直径 = 3.14159265……
如果圆的半径为 1,圆周长的一半就是圆周率:
如果圆的直径为 1,圆周长的就是圆周率:
黄金比例(φ)
黄金比例也是生活中常用的无理数,它出现在很多不同的领域,例如几何、艺术、建筑等等。
黄金比例等于:
1.61803398874989484820……
如何理解黄金比例背后的概念?
如有一条直线,现在要把直线切成两段,如线段a和线段b,如何切分才具有黄金比例的美感?
要符合黄金比例,必须满足以下条件:
( a + b ) / a = a / b = 1.618……
如图:
黄金比例和斐波那契序列的关系?
斐波那契序列:
0、1、1、2、3、5、8、13、21、34……
有趣的是:逐个计算两个连续的斐波那契数的比值,越往后,这个比值越接近黄金比例。如:
生活中有哪些黄金比例的应用?
如希腊的帕特农神庙:
如五角星形:
有些艺术家和建筑师觉得具有黄金比例的形状是最美的,“黄金比例”到低是不是最美的,这个因人而异。