
【计】 Euler's formula
【计】 EULER
formula
【计】 formula; transition formula entry
【化】 equation
【医】 F.; formula
欧拉公式(Euler's formula)是数学分析领域的核心定理之一,其标准形式为
$$
e^{itheta} = costheta + isintheta
$$
当角度$theta = pi$时,公式可简化为$e^{ipi} + 1 = 0$,这一形式因融合了自然对数底$e$、虚数单位$i$、圆周率$pi$以及基本常数0和1,被誉为“数学中最美的方程”。
在汉英词典中,“欧拉公式”对应“Euler's formula”,“复数指数形式”译为“complex exponential form”。公式揭示了复数平面上指数函数与三角函数的等价关系,其核心思想是将复数表示为极坐标形式,即模长$r$和辐角$theta$的组合。
公式的几何意义在于将复数$e^{itheta}$映射为单位圆上的点,其实部为$costheta$,虚部为$sintheta$。这种表示方法为波动理论、量子力学中的相位分析提供了直观工具。
该公式由瑞士数学家莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler)于1748年首次系统阐述,但其思想可追溯至英国数学家罗杰·科茨(Roger Cotes)对复对数的研究。
参考来源:
欧拉公式是数学中一个极为重要的公式,其标准形式为:
$$ e^{itheta} = costheta + isintheta $$
其中:
复数与三角函数的桥梁
公式将复数指数函数与三角函数直接关联,揭示了复数在极坐标系下的表示方式。例如,当 ( theta = pi ) 时,公式简化为著名的欧拉恒等式:
$$
e^{ipi} + 1 = 0
$$
这一等式融合了数学中5个基本常数(( 0, 1, e, i, pi )),被称为“数学中最美的公式”。
几何解释
在复平面上,( e^{itheta} ) 表示单位圆上角度为 ( theta ) 的点,其模长为1,幅角为 ( theta )。这解释了复数指数函数的周期性(周期为 ( 2pi ))。
应用领域
通过泰勒展开可直观推导:
广义欧拉公式可推广为: $$ e^{z} = e^{a+ib} = e^a (cos b + isin b) $$ 其中 ( z = a + ib ) 为任意复数,进一步扩展了指数函数在复平面的定义。
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