数学常数e
- e的含义
- e的应用
e的含义
e是一个重要的常数,但是它的直观含义却不像π那么明了。我们都知道,圆的周长与直径之比是一个常数,这个常数被称为圆周率,
记作π=3.14159…,可是如果我问你,e代表了什么,你能回答吗?
不妨先来看看 维基百科 是怎么说的:“e是自然对数的底数。”但是,你去看“ 自然对数 ”这个条目,得到的解释却是:
“自然对数是以e为底的对数函数,e是一个无理数,约等于2.718281828。”
这构成了循环定义,完全没有说e是什么。在这种情况下,数学家选择这样一个无理数作为底数,还号称这种对数很"自然",这难道不是
一件很奇怪的事情吗?
e的应用
e是增长极限到底什么是e?简单说来,e就是 增长的极限 。
某种类的一群单细胞生物每24小时全部分裂一次。在不考虑死亡与变异等情况下,那么很显然,这群单细胞生物的总数量每天都会增加
一倍。据此我们可以写出它的增量公式:
growth= 2 x x表示天数
这个式子可以改写成如下的样子:
growth= (1+100%) x 其中,1表示原有数量,100%表示单位时间内(24小时)的增长率。
根据细胞生物学,每过12个小时,也就是分裂进行到一半的时候,平均会新产生一半原数量的新细胞,新产生的细胞在之后的12小时内
已经在分裂了。因此一天24个小时可以分成两个阶段,每一个阶段的细胞数量都在前一个阶段的基础上增长50%:
即在一个单位时间内,这些细胞的数量一共可以增至为原数量的2.25倍。
倘若这种细胞每过8小时就可以产生平均1/3的新细胞,新生细胞立即具备独立分裂的能力,那就可以将1天分成3个阶段,在一天内时间细
胞的总数会增至:
实际上,这种分裂现象是不间断、连续的,每分每秒产生的新细胞,都会立即和母体一样继续分裂,一个单位时间(24小时)最多可以得
到多少个细胞?答案是:
当增长率为100%保持不变时,在单位时间内细胞种群最多只能扩大2.71828倍。 数学家把这个数就称为e,它的含义是单位时间内,持续
的翻倍增长所能达到的极限值 。这个值是自然增长的极限,是“自然律”的精髓所在,因此以e为底的对数,就叫做自然对数。