E (математическая константа)
Список чисел | |
---|---|
Иррациональные числа ζ(3) – √2 – √3 – √5 – φ – α – e – π – δ |
e — математическая константа, основание натурального логарифма, иррациональное и трансцендентное число. Иногда число e называют числом Эйлера (не путать с т. н. числами Эйлера I рода) или числом Непера. Обозначается строчной латинской буквой «e».
Играет важную роль в дифференциальном и интегральном исчислении, а также многих других разделах математики.
2,718 281 828 459 045 235 360 287 471 352 662 497 757…[1]
Способы определения[править | править код]
Число e может быть определено несколькими способами.
- Через предел:
- Как сумма ряда:
- или .
- Как реккурентная формула:
- , если
- Как произведение:
- Как степенное выражение:
- , где
- Как интегральное отношение :
- Как единственное число , для которого выполняется
- Как единственное положительное число , для которого верно
Свойства[править | править код]
Данное свойство играет важную роль в решении дифференциальных уравнений. Так, например, единственным решением дифференциального уравнения является функция , где c — произвольная константа.- Число e иррационально и даже трансцендентно. Это первое число, которое не было выведено как трансцендентное специально, его трансцендентность была доказана только в 1873 году Шарлем Эрмитом. Предполагается, что e — нормальное число, то есть вероятность появления разных цифр в его записи одинакова.
- , см. формула Эйлера, в частности
- Ещё одна формула, связывающая числа е и π, т. н. «интеграл Пуассона» или «интеграл Гаусса»:
- Соотношение между и выражается через бесконечное произведение:
- То же через интегральное соотношение:
- Для любого комплексного числа z верны следующие равенства:
- Число e разлагается в бесконечную цепную дробь следующим образом:
, то есть - Представление Каталана:
История[править | править код]
Данное число иногда называют неперовым в честь шотландского учёного Непера, автора работы «Описание удивительной таблицы логарифмов» (1614 год). Однако это название не совсем корректно, так как у него логарифм числа x был равен .
Впервые константа негласно присутствует в приложении к переводу на английский язык вышеупомянутой работы Непера, опубликованному в 1618 году. Негласно, потому что там содержится только таблица натуральных логарифмов, определённых из кинематических соображений, сама же константа не присутствует (см.: Непер).
Предполагается, что автором таблицы был английский математик Отред.
Саму же константу впервые вычислил швейцарский математик Бернулли при анализе следующего предела:
Первое известное использование этой константы, где она обозначалась буквой b, встречается в письмах Лейбница Гюйгенсу, 1690—1691 годы.
Букву e начал использовать Эйлер в 1727 году, а первой публикацией с этой буквой была его работа «Механика, или Наука о движении, изложенная аналитически» 1736 год. Соответственно, e обычно называют числом Эйлера. Хотя впоследствии некоторые учёные использовали букву c, буква e применялась чаще и в наши дни является стандартным обозначением.
Почему была выбрана именно буква e, точно неизвестно. Возможно, это связано с тем, что с неё начинается слово exponential («показательный», «экспоненциальный»). Другое предположение заключается в том, что буквы a, b, c и d уже довольно широко использовались в иных целях, и e была первой «свободной» буквой. Неправдоподобно предположение, что Эйлер выбрал e как первую букву в своей фамилии (нем. Euler)[?].
Мнемоника[править | править код]
- Приблизительное значение зашифровано в: «Мы порхали и блистали, но застряли в перевале; не признали наши крали авторалли» (то есть 2,718281828459 )
- Запомнить как 2, 71, и повторяющиеся 82, 81, 82
- Мнемоническое правило: два и семь, далее два раза год рождения Льва Толстого (1828), затем углы равнобедренного прямоугольного треугольника (45, 90 и 45 градусов). Стихотворная мнемофраза, иллюстрирующая часть этого правила: «Экспоненту помнить способ есть простой: две и семь десятых, дважды Лев Толстой»
- Цифры 45, 90 и 45 можно запоминать как «год победы над фашистской Германией, затем дважды этот год и снова он»
- Правила e связывается с президентом США Эндрю Джексоном: 2 — столько раз избирался, 7 — он был седьмым президентом США, 1828 — год его избрания, повторяется дважды, поскольку Джексон дважды избирался. Затем — опять-таки равнобедренный прямоугольный треугольник.
- С точностью до трёх знаков после запятой через «число дьявола»: нужно разделить 666 на число, составленное из цифр 6 − 4, 6 − 2, 6 − 1 (три шестёрки, из которых в обратном порядке удаляются три первые степени двойки): .
- Запоминание e как .
- Грубое (с точностью до 0,001), но красивое приближение полагает e равным . Совсем грубое (с точностью 0,01) приближение даётся выражением .
- «Правило Боинга»: даёт неплохую точность 0,0005.
- Формулы Г. Александрова: - дает верные семь первых цифр, а вычисляет константу с точностью .
- Стишки:
- Два и семь, восемнадцать,
- Двадцать восемь, восемнадцать,
- Двадцать восемь, сорок пять,
- Девяносто, сорок пять.
Доказательство иррациональности[править | править код]
Пускай рационально. Тогда , где и целые положительные, откуда Умножая обе части уравнения на , получаем Переносим в левую часть: Все слагаемые правой части целые, следовательно: - целое Но с другой стороны Получаем противоречие.
Интересные факты[править | править код]
- В IPO компании Google в 2004 году было объявлено о намерении компании увеличить свою прибыль на 2 718 281 828 долларов. Заявленная цифра представляет собой первые 10 цифр известной математической константы.
- В языках программирования символу в экспоненциальных записях числовых литералов соответствует число 10, а не Эйлерово число. Это связано с историей создания и использования языка для математических вычислений FORTRAN[2]:
|
- Таким образом, записи типа
7.38e-43
в языках программирования будет соответствовать число , а не .
Примечания[править | править код]
- ↑ 2 миллиона цифр после запятой
- ↑ Эккель Б. Философия Java = Thinking in Java . — 4-е изд. — СПб.: Питер, 2009. — С. 84. — Библиотека программиста. — ISBN 978-5-388-00003-3о книге
См. также[править | править код]
Ссылки[править | править код]
- История числа e (англ.)
- e for 2.71828… (история и правило Джексона, англ.)
- Мировые константы в основных законах физики и физиологии