英国科学期刊《物理世界》曾让读者投票评选了“世界上最伟大的十个公式”,最终榜上有名的十个公式既有无人不知的1 1=2,又有著名的E=mc2;既有简单的圆周公式,又有复杂的欧拉公式 , 这种公式被称为世界上最完美的公式,下面就来跟随小编解开其神秘面纱吧 。
世界上最伟大的十个公式:欧拉公式、麦克斯韦方程组、牛顿第二定律、勾股定理、薛定谔方程、质能方程、德布罗意方程组、1 1=2、傅立叶变换、圆的周长公式
一、欧拉公式:世界上最完美的公式
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欧拉是历史上最多产的数学家,也是各领域(包含数学的所有分支及力学、光学、音响学、水利、天文、化学、医药等)最多著作的学者 。数学史上称十八世纪为“欧拉时代” 。欧拉出生于瑞士 , 31岁丧失了右眼的视力,59岁双眼失明 , 但他性格乐观,有惊人的记忆力及集中力 。他一生谦逊 , 很少用自己的名字给他发现的东西命名 。不过还是命名了一个最重要的一个常数——e 。
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该公式的巧妙之处在于,它没有任何多余的内容,将数学中最基本的e、i、π放在了同一个式子中,同时加入了数学也是哲学中最重要的0和1,再以简单的加号相连 。高斯曾经说:“一个人第一次看到这个公式而不感到它的魅力,他不可能成为数学家 。” 虽然不敢肯定她是世界上“最伟大公式",但是可以肯定它是最完美的数学公式之一 。
理由如下:
1、自然数的“e”含于其中 。自然对数的底,大到飞船的速度 , 小至蜗牛的螺线,谁能够离开它?
2、最重要的常数 π 含于其中 。世界上最完美的平面对称图形是圆 。“最伟大的公式”能够离开圆周率吗? (还有π和e是两个最重要的无理数!)
3、最重要的运算符号 含于其中 。之所以说加号是最重要的符号 , 是因为其余符号都是由加号派生而来 。减号是加法的逆逆运算,乘法是累计的加法……
4、最重要的关系符号 = 含于其中 。从你一开始学算术,最先遇见它,相信你也会同意这句话 。
5、最重要的两个元在里面 。零元0,单位1 ,是构造群,环,域的基本元素 。如果你看了有关《近世代数》的书,你就会体会到它的重要性 。
6、最重要的虚单位 i 也在其中 。虚单位 i 使数轴上的问题扩展到了平面 , 而在哈密尔的 4 元数与 凯莱的 8 元数中也离开不了它 。之所以说她美 , 是因为这个公式的精简 。她没有多余的字符,却联系着几乎所有的数学知识 。有了加号,可以得到其余运算符号; 有了0,1,就可以得到其他的数字; 有了 π 就有了圆函数,也就是三角函数; 有了 i 就有了虚数,平面向量与其对应 , 也就有了哈密尔的 4 元数 , 现实的空间与其对应; 有了 e 就有了微积分,就有了和工业革命时期相适宜的数学 。
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运用于三角形中: 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^2=r^2-2rr
运用于拓扑学里: v f-e=x(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 。
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