
【計】 Euler's formula
【計】 EULER
formula
【計】 formula; transition formula entry
【化】 equation
【醫】 F.; formula
歐拉公式(Euler's formula)是數學分析領域的核心定理之一,其标準形式為
$$
e^{itheta} = costheta + isintheta
$$
當角度$theta = pi$時,公式可簡化為$e^{ipi} + 1 = 0$,這一形式因融合了自然對數底$e$、虛數單位$i$、圓周率$pi$以及基本常數0和1,被譽為“數學中最美的方程”。
在漢英詞典中,“歐拉公式”對應“Euler's formula”,“複數指數形式”譯為“complex exponential form”。公式揭示了複數平面上指數函數與三角函數的等價關系,其核心思想是将複數表示為極坐标形式,即模長$r$和輻角$theta$的組合。
公式的幾何意義在于将複數$e^{itheta}$映射為單位圓上的點,其實部為$costheta$,虛部為$sintheta$。這種表示方法為波動理論、量子力學中的相位分析提供了直觀工具。
該公式由瑞士數學家萊昂哈德·歐拉(Leonhard Euler)于1748年首次系統闡述,但其思想可追溯至英國數學家羅傑·科茨(Roger Cotes)對複對數的研究。
參考來源:
歐拉公式是數學中一個極為重要的公式,其标準形式為:
$$ e^{itheta} = costheta + isintheta $$
其中:
複數與三角函數的橋梁
公式将複數指數函數與三角函數直接關聯,揭示了複數在極坐标系下的表示方式。例如,當 ( theta = pi ) 時,公式簡化為著名的歐拉恒等式:
$$
e^{ipi} + 1 = 0
$$
這一等式融合了數學中5個基本常數(( 0, 1, e, i, pi )),被稱為“數學中最美的公式”。
幾何解釋
在複平面上,( e^{itheta} ) 表示單位圓上角度為 ( theta ) 的點,其模長為1,幅角為 ( theta )。這解釋了複數指數函數的周期性(周期為 ( 2pi ))。
應用領域
通過泰勒展開可直觀推導:
廣義歐拉公式可推廣為: $$ e^{z} = e^{a+ib} = e^a (cos b + isin b) $$ 其中 ( z = a + ib ) 為任意複數,進一步擴展了指數函數在複平面的定義。
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