圓周長公式

創立者:祖沖之(所以國際上也稱“祖率”)

提出時間:南北朝

意義:精確計算圓周長、圓面積、球體積等幾何形狀的關鍵值。也可套用於工程師或物理學家要進行較精密的計算

公式:

世上最偉大的十個公式 質能方程讓人類顫抖60年

歐拉公式(Euler’s Identity)

創立者:萊昂哈德·歐拉

提出時間:1752年

歐拉公式也被稱為世界上最完美的公式,在數學歷史上有很多公式都是歐拉發現的,它們都叫做歐拉公式,它們分散在各個數學分支之中。如:分式里的、複變函數論里的、三角形中的、拓撲學裡的、初等數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r=0,1時式子的值為0 當r=2時值為1

當r=3時值為a+b+c

(2)複變函數論里的歐拉公式:

e^ix=cosx+isinx,e是自然對數的底,i是虛數單位。它將三角函式的定義域擴大到複數,建立了三角函式和指數函式的關係,它在複變函數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,然後採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. 這個恆等式也叫做歐拉公式,它是數學裡最令人著迷的一個公式,它將數學裡最重要的幾個數學聯繫到了一起:兩個超數:自然對數的底e,圓周率∏,兩個單位:虛數單位i和自然數的單位1,以及數學裡常見的0。數學家們評價它是“上帝創造的公式”,我們只能看它而不能理解它。

(3)三角形中的歐拉公式:

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

(4)拓撲學裡的歐拉公式:

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

如果p可以同胚於一個球面(可以通俗地理解為能吹脹而繃在一個球面上),那么x(p)=2,如果p同胚於一個接有h個環柄的球面,那么x(p)=2-2h。

x(p)叫做p的歐拉示性數,是拓撲不變數,就是無論再怎么經過拓撲變形也不會改變的量,是拓撲學研究的範圍。

在多面體中的運用:

簡單多面體的頂點數v、面數f及棱數e間有關係

v+f-e=2

這個公式叫歐拉公式。公式描述了簡單多面體頂點數、面數、棱數特有的規律。

(5)初等數論里的歐拉公式:

歐拉φ函式:φ(n)是所有小於n的正整數里,和n互素的整數的個數。n是一個正整數。

歐拉證明了下面這個式子:

如果n的標準素因子分解式是p1^a1*p2^a2*……*pm^am,其中眾pj(j=1,2,……,m)都是素數,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。

世上最偉大的十個公式 質能方程讓人類顫抖60年

此外,還有很多著名公式都以歐拉命名喔,它不僅是世界上最偉大十大公式之一,也是數學裡最令人著迷的公式之一,也是最美的,因為這個公式的精簡。它沒有多餘的字元,卻聯繫著幾乎所有的數學知識。