Euleri arv (e) ≈2,71828 — matemaatiline konstant ja tähendus
Euleri arv e ≈2,71828 — irratsionaalne konstant eksponentsiaalide südamik: ajalugu, omadused ja praktilised rakendused matemaatikas, majanduses ja loodusteadustes.
e on arv, umbes 2,718281828459045. See on matemaatiline konstant. e-l on ka teisi nimesid, näiteks Euleri arv (Šveitsi matemaatiku Leonhard Euleri järgi) või Napieri konstant (šoti matemaatiku John Napieri järgi). See on matemaatikas oluline arv, nagu π ja i. See on irratsionaalne arv, mis tähendab, et seda on võimatu kirjutada murdarvuna kahe täisarvuga; tõeline väärtus ei lõppe ega perioodistu. Numbrijada on näiteks 2,71828182845904523536..., ja Euler ise arvutas e esimesed kümneid numbreid.
Määratlus ja tavalised valemid
Mitmel erineval viisil määratletav ja arvutatav:
- Rida: e = 1 + 1 + 1/2! + 1/3! + 1/4! + ... ehk e = Σ (1/k!) k=0..∞.
- Limit: e = limn→∞ (1 + 1/n)n, mida kasutatakse tihti liitintressi modelleerimisel.
- Eksponentfunktsioon: e on arv, mille puhul exp(1) = e; üldiselt exp(x) = ex ja ln(e) = 1 (kus ln on naturaallogaritm).
Peamised omadused
- Irratsionaalne ja transsendentne: e on irratsionaalne ning ka transsendentne (Lindemann tõestas 1882, et e ei ole algebraarne), mis tähendab, et see ei ole ühegi polünoomi juur ratsionaalsete koefitsientidega.
- Kõige loomulikum alus eksponentfunktsioonile: eksponentsiaalfunktsiooni ex tuletis on iseend — d/dx ex = ex. See teeb e suhteliselt "looduslikuks" alusvalikuks kasvuprotsesside modelleerimisel.
- Seos logaritmidega: naturaallogaritmi baas on e: ln(x) on pöördfunktsioon eksponentile ex ja ln(e) = 1.
- Komplekssed seosed: läbi Euleri valemi seostub e trigonomeetriaga: eiπ + 1 = 0 — selles valemis ilmnevad ühtaegu e, i, π, 1 ja 0.
Ajalugu lühidalt
Kuigi John Napier (16.–17. sajand) arendas logaritme ja aitas seeläbi eksponentide mõistmist, ilmnes e spetsiifilisemalt 17. sajandi lõpus: 1683. aastal uuris Šveitsi matemaatik Jacob Bernoulli liitintressi käitumist ja avastas piirväärtuse (1 + 1/n)n, mis läheneb konstanti, nüüd tuntud kui e. Leonhard Euler populariseeris seda arvu 18. sajandil ning hakkas seda tähistama tähega e; ta ka arendas mitmeid e-iga seotud teooriaid ja valemeid.
Kasutusvaldkonnad
- Arvutuste ja analüüsi aluseks: e ilmub pideva kasvamise/larenemise mudelites, diferentsiaal- ja integraalarvutuses ning lineaarsete diferentsiaalvõrrandite lahendites.
- Finantsmatemaatika: pideva liitintressi valem A = P ert (kus P on algkapital, r intressimäär, t aeg) pärineb e omadustest.
- Statistika ja tõenäosus: Poissoni protsessid, eksponentsiaaljaotus ja normaaljaotuse tihedusfunktsioon sisaldavad e kujul exp(−x) või exp(−x²) termineid.
- Komplekssed funktsioonid ja signaalitöötlus: eiθ seostab eksponenti ja trigonomeetria, kasutusel Fourier' analüüsis ja lainefunktsioonides.
Kuidas e arvutatakse praktikas
Praktiliselt kasutatakse e arvutamiseks kiirelt kahanenud faktoriaalirida Σ 1/k! või iteratiivseid meetodeid ja mitteriistulisi algoritme, mis annavad konvergentsi väga kiiresti. Paljud programmeerimiskeeled sisaldavad funktsioone exp(1) või konstantide kujul, mis annavad e täpsete lähendite jaoks.
Kokkuvõte: e on fundamentaalne matemaatiline konstant, mis esineb looduse, majanduse, statistika, füüsika ja inseneriteaduste valdkondades kõikjal, kus on tegemist pideva kasvamise, lagunemise või keerukate komplekssuhetega.
Maagilised heiroglyfid
On palju erinevaid viise, kuidas määratleda e. Jacob Bernoulli, kes avastas e, püüdis seda probleemi lahendada:
lim n → ∞ ( +1 n 1) n . {\displaystyle \lim _{n\to \infty }\left(1+{\frac {1}{n}}\right)^{n}. } 
Teisisõnu on olemas arv, millele väljend ( +1 n 1) n {\displaystyle \left(1+{\frac {1}{n}}\right)^{n}}
läheneb, kui n muutub suuremaks. See arv on e.
Teine definitsioon on leida järgmise valemi lahendus:
2 + +22 +33 + + + 44+ 556⋱ {\displaystyle 2+{\cfrac {2}{2+{\cfrac {3}{3+{\cfrac {4}{4+{\cfrac {5}{5+{\cfrac {6}{\ddots \,}}}}}}}}}}} 
Sinisega näidatud ala (võrrandi y=1/x graafiku all), mis ulatub 1-st e-sse, on täpselt 1.
Numbrite e esimesed 200 kohta
Esimesed 200 numbrit pärast koma on:
e = . 271828182845904523536028747135266249775724709369995 {\displaystyle e=2{.}71828\;18284\;59045\;23536\;02874\;71352\;66249\; 77572\;47093\;69995} 
95749669676277240766303535475945713821785251664274 {\displaystyle \;95749\;66967\;62772\;40766\;30353\;54759\;45713\;82178\;52516\;64274} 
27466391932003059921817413596629043572900334295260 {\displaystyle \;27466\;39193\;20030\;59921\;81741\;35966\;29043\;57290\;03342\;95260} 
59563073813232862794349076323382988075319525101901 … {\displaystyle \;59563\;07381\;32328\;62794\;34907\;63233\;82988\;07531\;95251\;01901\,\ldots } 
.
Küsimused ja vastused
K: Mis on number e?
V: Arv e on matemaatiline konstant, mis on naturaallogaritmi alus ja mille väärtus on ligikaudu 2,71828.
K: Kes on Euler ja miks nimetatakse e mõnikord Euleri arvuks?
V: Euler oli Šveitsi matemaatik ja e nimetatakse mõnikord tema järgi Euleri arvuks, sest ta andis olulise panuse selle arvu uurimisse.
K: Kes on Napier ja miks nimetatakse e mõnikord Napieri konstantsiks?
V: Napier oli šoti matemaatik, kes võttis kasutusele logaritmid ja tema auks nimetatakse e mõnikord Napieri konstanti.
K: Kas e on oluline matemaatiline konstant?
V: Jah, e on oluline matemaatiline konstant, mis on sama oluline kui π ja i.
K: Mis liiki arv on e?
V: e on irratsionaalne arv, mida ei saa esitada täisarvude suhtena ja mis on ka transtsendentaalne (ei ole ühegi ratsionaalse koefitsiendiga mittenullpolünoomi juur).
K: Miks on arv e matemaatikas oluline?
V: Number e on matemaatikas oluline, sest tal on suur tähtsus eksponentsiaalfunktsioonide puhul ja ta kuulub viie olulise matemaatilise konstandi rühma, mis esinevad ühes Euleri identiteedi sõnastuses.
K: Kes ja millal avastas arvu e?
V: Arv e avastati 1683. aastal Šveitsi matemaatiku Jacob Bernoulli poolt, kui ta uuris liitintressi.
Otsige