自然常数e就是lim(1+1/x)^x,x→+∞或lim(1+z)^(1/z),z→0,其值约为2.71828,是一个无限不循环小数。为超越数



[1]  e,作为数学常数,是自然对数函数的底数。有时称它为 欧拉数(Euler number),以瑞士数学家欧拉命名;也有个较鲜见的名字 纳皮尔常数,以纪念苏格兰数学家 约翰·纳皮尔 (John Napier)引进对数。它就像圆周率π和虚数单位i,e是数学中最重要的常数之一。




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第一次提到常数e,是约翰·纳皮尔(John Napier)于1618年出版的对数著作附录中的一张表。但它没有记录这常数,只有由它为底计算出的一张自然对数列表,通常认为是由威廉·奥特雷德(William Oughtred)制作。第一次把e看为常数的是雅各·伯努利(Jacob Bernoulli)。


已知的第一次用到常数e,是莱布尼茨于1690年和1691年给惠更斯的通信,以b表示。1727年欧拉开始用e来表示这常数;而e第一次在出版物用到,是1736年欧拉的《力学》(Mechanica)。虽然以后也有研究者用字母c表示,但e较常用,终于成为标准。


用e表示的确实原因不明,但可能因为e是“指数”(exponential)一字的首字母。另一看法则称a,b,c和d有其他经常用途,而e是第一个可用字母。不过,欧拉选这个字母的原因,不太可能是因为这是他自己名字Euler的首字母,因为他是个很谦虚的人,总是恰当地肯定他人的工作。


很多增长或衰减过程都可以用指数函数模拟。 指数函数的重要方面在于它是唯一的函数与其 导数相等(乘以常数)。e是 无理数超越数(见林德曼—魏尔施特拉斯定理(Lindemann-Weierstrass))。这是第一个获证的超越数,而非故意构造的(比较 刘维尔数);由 夏尔·埃尔米特(Charles Hermite)于1873年证明。





超越数主要只有自然常数(e)和圆周率(π)。自然常数的知名度比圆周率低很多,原因是圆周率更容易在实际生活中遇到,而自然常数在日常生活中不常用。


融合e,π的最完美的 欧拉公式e^(iπ)+1=0,也是超越数e的数学价值的最高体现。


自然常数一般为公式中乘方的底数和对数的底。为什么会这样,主要取决于它的来历。



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 时函数

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同时,它也等于1/0!+1/1!+1/2!+1/3!+1/4!+1/5!+……。注意,0!=1。


自然常数经常在公式中做对数的底。比如,对指数函数和对数函数求导时,就要使用自然常数。函数y=f(x)=a^x的导数为f'(x)=a^x*ln(a)。函数y=f(x)=log a(x)的导数为f'(x)=log a(e)/x。


自然常数也和质数分布有关。有某个自然数a,则比它小的质数就大约有a/ln(a)个。在a较小时,结果不太正确。但是随着a的增大,这个定理会越来越精确。这个定理叫 素数定理,由 高斯发现。


此外自然常数还有别的用处。比如解题。请把100分成若干份,使每份的乘积尽可能大。把这个题意分析一下,就是求两个数a和b,使ab=100,求a的b次方的最大值。(说明,a可以为任意有理数,b必须为整数。)此时,便要用到自然常数。这需要使a尽量接近e。则b应为100/e≈36.788份,但由于份数要为整数,所以取近似值37份。这样,每份为100/37,所以a的b次方的最大值约为“94740617+167818+32.652”。


e是极为常用的超越数之一,它通常用作自然对数的底数。

收敛性证明



由均值不等式,有



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 单调上升;另一方面,我们尝试证明

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 。即要证

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 ,故

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 成立,所以

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 单调上升有上界,即

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另外形式




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证法1



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 收敛于

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 ,不妨设

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 和

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所以,对此给定

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 ,

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 ,当 时,有

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注:由该证法可以看出,对任意正数序列

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 ,若存在一个收敛数列

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 收敛,且极限为

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证法2



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则有



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证毕.

计算方法


对指数函数求导



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注:其实任何满足微分方程


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 的解都必为形式

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 ,其中

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泰勒级数展开



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 存在任意阶的导数。将其在点

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Peano形式的余项


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 (参见 泰勒公式词条)



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故有



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即得



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限制精度


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 的具有某位精度的数值,比如说要求

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 的小数点前2000位的准确数值。此时Peano余项不够用了。我们换一个余项,例如—— Lagrange余项



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其中

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 。将

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 与

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所以



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故只要令

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 ,求解出满足这个不等式的任意一个

自然常数python 自然常数怎么读_首字母_71

 ,然后按照这个

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