圓周長(zhǎng)公式

  創(chuàng)立者:祖沖之(所以國(guó)際上也稱“祖率”)

  提出時(shí)間:南北朝

  意義:精確計(jì)算圓周長(zhǎng)、圓面積、球體積等幾何形狀的關(guān)鍵值。也可應(yīng)用于工程師或物理學(xué)家要進(jìn)行較精密的計(jì)算

  公式:

 歐拉公式(Euler’s Identity)

  創(chuàng)立者:萊昂哈德·歐拉

  提出時(shí)間:1752年

  歐拉公式也被稱為世界上最完美的公式,在數(shù)學(xué)歷史上有很多公式都是歐拉發(fā)現(xiàn)的,它們都叫做歐拉公式,它們分散在各個(gè)數(shù)學(xué)分支之中。如:分式里的、復(fù)變函數(shù)論里的、三角形中的、拓?fù)鋵W(xué)里的、初等數(shù)論里的歐拉公式等等。以下舉例:

  (1)分式里的歐拉公式:

  a^r/(a-b)(a-c)+b^r/(b-c)(b-a)+c^r/(c-a)(c-b)

  當(dāng)r=0,1時(shí)式子的值為0 當(dāng)r=2時(shí)值為1

  當(dāng)r=3時(shí)值為a+b+c

  (2)復(fù)變函數(shù)論里的歐拉公式:

  e^ix=cosx+isinx,e是自然對(duì)數(shù)的底,i是虛數(shù)單位。它將三角函數(shù)的定義域擴(kuò)大到復(fù)數(shù),建立了三角函數(shù)和指數(shù)函數(shù)的關(guān)系,它在復(fù)變函數(shù)論里占有非常重要的地位.

  將公式里的x換成-x,得到:

  e^-ix=cosx-isinx,然后采用兩式相加減的方法得到:

  sinx=(e^ix-e^-ix)/(2i),cosx=(e^ix+e^-ix)/2.這兩個(gè)也叫做歐拉公式。將e^ix=cosx+isinx中的x取作∏就得到:

  e^i∏+1=0. 這個(gè)恒等式也叫做歐拉公式,它是數(shù)學(xué)里最令人著迷的一個(gè)公式,它將數(shù)學(xué)里最重要的幾個(gè)數(shù)學(xué)聯(lián)系到了一起:兩個(gè)超數(shù):自然對(duì)數(shù)的底e,圓周率∏,兩個(gè)單位:虛數(shù)單位i和自然數(shù)的單位1,以及數(shù)學(xué)里常見(jiàn)的0。數(shù)學(xué)家們?cè)u(píng)價(jià)它是“上帝創(chuàng)造的公式”,我們只能看它而不能理解它。

  (3)三角形中的歐拉公式:

  設(shè)r為三角形外接圓半徑,r為內(nèi)切圓半徑,d為外心到內(nèi)心的距離,則: d^2=r^2-2rr

  (4)拓?fù)鋵W(xué)里的歐拉公式:

  v+f-e=x(p),v是多面體p的頂點(diǎn)個(gè)數(shù),f是多面體p的面數(shù),e是多面體p的棱的條數(shù),x(p)是多面體p的歐拉示性數(shù)。

  如果p可以同胚于一個(gè)球面(可以通俗地理解為能吹脹而繃在一個(gè)球面上),那么x(p)=2,如果p同胚于一個(gè)接有h個(gè)環(huán)柄的球面,那么x(p)=2-2h。

  x(p)叫做p的歐拉示性數(shù),是拓?fù)洳蛔兞?,就是無(wú)論再怎么經(jīng)過(guò)拓?fù)渥冃我膊粫?huì)改變的量,是拓?fù)鋵W(xué)研究的范圍。

  在多面體中的運(yùn)用:

  簡(jiǎn)單多面體的頂點(diǎn)數(shù)v、面數(shù)f及棱數(shù)e間有關(guān)系

  v+f-e=2

  這個(gè)公式叫歐拉公式。公式描述了簡(jiǎn)單多面體頂點(diǎn)數(shù)、面數(shù)、棱數(shù)特有的規(guī)律。

  (5)初等數(shù)論里的歐拉公式:

  歐拉φ函數(shù):φ(n)是所有小于n的正整數(shù)里,和n互素的整數(shù)的個(gè)數(shù)。n是一個(gè)正整數(shù)。

  歐拉證明了下面這個(gè)式子:

  如果n的標(biāo)準(zhǔn)素因子分解式是p1^a1*p2^a2*……*pm^am,其中眾pj(j=1,2,……,m)都是素?cái)?shù),而且兩兩不等。則有

  φ(n)=n(1-1/p1)(1-1/p2)……(1-1/pm)

  利用容斥原理可以證明它。

  此外,還有很多著名公式都以歐拉命名哦,它不僅是世界上最偉大十大公式之一,也是數(shù)學(xué)里最令人著迷的公式之一,也是最美的,因?yàn)檫@個(gè)公式的精簡(jiǎn)。它沒(méi)有多余的字符,卻聯(lián)系著幾乎所有的數(shù)學(xué)知識(shí)。