為什麼這個世界諸多公式與自然常數e有關

時間 2021-05-07 23:43:47

1樓:Jun Chang

因為e的特殊性質。它是指數增長的乙個特例,是眾多微分積分方程的特解,所有的指數對數都可以通過它來表達和轉換,同時所有的週期函式也可以通過它來表達。

自然界中的數量關係無非週期變化,單調增減。其中週期已經可以用e表達,單調遞增和遞減中的指數對數又可以用e來表達,那就佔了很大一部分了。

如果從數學上來看,線性更多,但是線性不能用乙個特殊的無理數來表達(對應常數1),所以你覺得e比較特別。

2樓:安久熾涼

歷史上,人們把對數的發明、解析幾何學的誕生與微積分的創始並稱為17世紀數學的三大成就。e作為自然對數的底,從那個時候起,就逐漸嶄露頭角,發揮越來越重要的作用,為人類文明的躍公升保駕護航。

在尤拉恒等式裡,0、1和都是生活中處處可見的數字,虛數i則存在於人們的想象之中,只有e似乎最低調,在生活中,大多數人終其一生甚至都不曾見過e的蹤影。然而吊詭的是,就是這樣乙個處處隱姓埋名的無理數,卻揭示了宇宙中最深刻的秘密,並且反映了自然界諸多事物發展的底層規律。

其實,e一直在和我們默默地打交道,只是它隱匿得太深,要理解它還需必要的抽絲剝繭。比如,它直接影響著我們的錢包大小。

理財已經成為現代人必不可少的常識。對於缺乏投資渠道的老百姓,人們更傾向於把錢存入銀行。曾幾何時,銀行以優渥的定期存款利率吸引著大部分的居民存款。

假如某銀行一年期的存款利率是100%,我們來看看一年內我們能從銀行薅走多少羊毛。如果我們的初始本金是1元,很顯然,一年後我們能獲得2塊錢的收入。

如果我們希望銀行半年付一次息,所得利息繼續作為本金存入銀行,那麼一年後我們將獲得2.25元的收入。

如果我們希望銀行更加慷慨一些,每乙個月進行一次利息計算,然後利滾利,一年後我們將獲得2.61元的收入。

感謝各種寶寶的出現,我們終於可以實現按天發放利息,並且利滾利,這樣算下來,一年後我們將獲得2.71456元的收入。

然而,我們的「貪得無厭」總歸要有乙個天花板,即使銀行按分鐘、按秒來發放利息,我們一年後最多能獲得的收益就是這樣乙個極限,而這個極限正是e。

當然,現實生活中並沒有出現過100%的年化利率。常見的利率也就是在2%-5%之間浮動。如果銀行年化利率是4%,那麼一年後的收入極限就是e開25次方,一年後的利息收入最多只有4.

08%。

從某種角度來說,e就是複利的極限,也是增長的極限。e,就這樣悄無聲息地為人性的貪婪劃定了邊界。

令人驚奇的是,它還藏身於古人口口相傳的故事裡。古人常用「飛蛾撲火」來表達對一部分人自不量力的藐視,也用它來稱頌為了愛情而視死如歸的戀人。然而,飛蛾撲火的悲劇裡也佇立著e的背影

人類對這一現象理解的常見誤區,是認為昆蟲具有趨光性,因此就容易被火光所吸引,從而自取滅亡。通過對昆蟲習性的長期研究,人們才發現,飛蛾撲火僅僅是因為它認為自己是在以正確的路線飛行,而不知道早已深處險境。

原來,夜晚活動的昆蟲為了確保自己的運動方向,通常以月光作為參考。它在漫長的進化中,已經學會了讓自己的行動路線和一束平行光線保持固定的角度,這樣就能以直線飛行。

月亮與地球的距離過於遙遠,每一束到達地球的月光都可以近似看做平行線。蟲子就是靠著這億萬年來皎潔的月光為自己導航。不幸的是,當燈光出現以後,它的亮度遠遠超過月光時,燈光周圍的蟲子就會把這個最強的光源作為指引它飛行的燈塔

這就為悲劇埋下了種子。

由於每一縷燈光都是從一點發出來,在周圍空間呈現輻射狀。飛蛾根據進化的習慣,依然保持跟每一縷光線相同的夾角飛行。最後的結果,就是旋轉地一圈一圈墜入燈光的中心。

飛蛾的飛行曲線被稱為斐波拉契螺旋線。它描述的就是乙個在輻射狀的網格圖里,按照和每條輻射線保持固定夾角的曲線模型。

事實上,大自然中到處都有斐波拉契螺旋線的傑作。

海螺的外殼、向日葵的種子、颱風的流動、水中的漩渦,包括DNA形成的雙螺旋結構,甚至銀河系的俯檢視,都呈現出這個規律。原因就是它們在生長過程中,始終保持著與輻射線等角度的發展方向,最終就必然形成一種螺旋線的外形。這裡面都包含著數字e。

唯一的區別,僅僅是e的多少次方不同。在自然界的底層規律上,依然能找到e的蹤跡。大自然在各種微觀、巨集觀、生命和非生命體現象中都透露出對e的喜愛。

斐波拉契螺旋線——DNA的雙螺旋結構

斐波拉契螺旋線——海螺的外殼結構

斐波拉契螺旋線——向日葵的種子排列

斐波拉契螺旋線——水中的漩渦

斐波拉契螺旋線——颱風的流動規律<br>

斐波拉契螺旋線——銀河系的螺旋臂

為什麼e會成為宇宙中普遍的現象呢?因為絕對的平行在現實中並不存在,只要尺度足夠大,很多事物都會以輻射狀的形態分布。這種發散的趨勢造就了螺旋線的結構。

這樣,乙個不起眼的常數,卻能在小到DNA的雙螺旋,大到星系的分布規律中出現。e,因為反映了大自然的底層規律,也因此才被稱為自然常數。

不僅如此,e在現代科學中也發揮越來越重大的作用。它的出現連線了三角函式與指數函式,奠定了分析大廈的基礎。以e為基礎的傅利葉變換成了資訊科技的鼻祖,更造就了今日的IT產業。

同時,e在數學、物理、化學、生物、經濟學等學科裡變得更加舉足輕重。

數學家可以用e來輕易計算高位數的高次方根;物理學家可以用e來求解各種揭示宇宙規律的物理方程;化學家用e來進行PH值的計算,來得到對數的濃度圖。生物學家用e來描述微生物的生長和細菌的繁殖;經濟學家也用e來處理大資料的金融分析。這是乙個無處不在的數字。

e不僅重要,而且是唯一的。如果沒有這樣乙個無理數的存在,也許整個宇宙都將不復存在。它以最讓人難懂的價值,卻肩負著宇宙間所有事物的進展規律。

因此,我們有充分的理由相信,e,就是世界上當之無愧的神奇。

3樓:「已登出」

因為涉及money的計算啊,360行,行行要money

e是怎麼來的?

2017-05-16

今日方知

笑看數學

e是怎麼來的?

【輕鬆一刻】

馬子曾經曰過:如果有100%的利潤,資本家們會挺而走險;如果有200%的利潤,資本家們會藐視法律;如果有300%的利潤,那麼資本家們便會踐踏世間的一切!!!

【利滾利的複利】

複利是指在每經過乙個計息期後,都要將所生利息加入本金,以計算下期的利息。這樣,在每乙個計息期,上乙個計息期的利息都將成為生息的本金,即以利生利,也就是俗稱的「利滾利」。假設本金為a,乙個週期t內利息為r,則起始a0=a,乙個週期後a1=a+ar=a(1+r)....

,n個週期後:

顯然是等比數列,所以n個週期後:

【瘋狂壓榨的資本家】

一次,乙個窮困潦倒無法度日的工人向資本家借了1000元,約定過一年後償還,利息100%,於是一年後資本家收到2000.

過了一年後,因強行勉強還債而再次陷入困境的工人無可奈何有向資本家借了1000元,這次資本家調高了借錢代價:半年結一次利息,然後利滾利.於是年末資本家收到了1000*(1+1/2)^2= 2 250,資本家一看錢果然多了,大喜過望....

再過一年,工人又來借錢,資本家果斷再次調高:每季度結一次利息....

於是年末收到1000*(1+1/4)^4 = 2 441.40625,繼續增多啊...

再次上調:每個月結息一次.1000*(1+1/12)^12 = 2 613.0352902247

再次上調:每天結息一次:1000*(1+1/366)^366 = 2 714.5776051606

再次上調:每小時.....每分....每秒...每.....

看著每次收回來的錢不斷增多,喪心病狂的資本家想了乙個腦洞大開的主意:每時每刻(無窮小時刻)都結息一次,那豈不是掙得更多?從增長趨勢來看,會不會增加無窮多倍呢,從而實現數錢數到手抽筋的巨集圖美夢......

也就是這玩意能有多大?

萬惡的資本家能達到那貪婪的想法嗎???

數學上可以證明這個極限≈2.71828....

所以放心吧,不會到無窮的

4樓:李季

1. 自然界最基本的乙個規律是:變化率與存量成正比。

比如,水庫水位越高,底部出流的流量就越大。水庫水是存量,出流流量是變化量率(水庫水量的減少速度)。

2.所以,我們非常需要乙個函式,把變化率和存量聯絡起來。

3.最簡單的函式就是讓變化率等於存量。這個函式就是y= e^x 。

dy/dx = y,變化率等於存量。

變化率取決於存量這一現象是如此之普遍,e很常見就不足為奇了。

當然e還有更廣泛深刻的用途,但是本質上還是因為e的上述屬性。

5樓:李明顥

我認為源頭可能是1/x的原函式是lnx的緣故吧,最重要的還是尤拉恒等式:exp(ix)=cosx+isinx. 把科學上幾乎處處都會用到的三角函式與指數函式聯絡了起來,讓各種計算也方便了許多

為什麼數學與自然科學中許多公式 定理 定律會與 有聯絡?

lens 任何理論都是在尋找事物的簡單表達,存在是無限的,人類的表達是有限的。語言表達用詞語,數學表達是用已知模型,常數 直線和圓是最簡單的模型,大家都竭盡全力用這些最簡單的模型來描述事物,除非實在做不到,否則用到常數 加減乘除和代表圓的pi概率最高。 Waddles 我覺得樓上大部分答案都比較表面...

這個世界為什麼存在???

Loace汐x偌 世界的存在是相對的。相對於不存在而存在的。世界無法絕對的不存在。因為 絕對的無 不可以存在。如果 絕對的無 存在,那麼 相對的無 就不存在。那麼 相對的有 也不存在,那麼 絕對的有 就存在。可是 絕對的有 永遠可以和自身的一部分組成新的 絕對的有 比如 絕對的有 絕對的有 就成了新...

為什麼物理世界執行剛好就是那些簡單的公式?

零豫星恆 現在定義單位 1 Newton.則以 作單位,易得 F Eq,其中 是乙個常數,其值約為 0.10132118364234.如何?是不是 人工化 多了?物理是對現實世界的建模,既然如此,為什麼不建的看著舒服點呢? YHY 我們把這些規律強行塞入到客觀世界的執行法則之中,使之便於自己認知和運...