三大变换与自控(四)欧拉公式的证明

三大变换与自控(七)拉普拉斯变换 拉普拉斯变换是我们设计电路的重要数学工具,应用性非常强。前面的文章中我们介绍了傅里叶变换,现在我们来看看拉式变换的应用。 按照惯例,先从拉式变换的实际应用入手,最后再来推导它本身。这样对于一些急于应付考试的同学也很有帮助。 这就是拉式变换的数学表达式,可以看到和傅里叶变换是非常相似的,唯一的区别就是把jw换成了s,而s=jw+σ。 这是什么意思呢? 实际上,我们在对一个信号进行分解时,我们可以得到这个信号所蕴含的频率,以及这个频率对应的振幅。 但是! 在现实生活中,信号的振幅是持续不变的吗?在传递过程中, 阅读详情

在前面的文章中,我们根据傅立叶级数推导出了傅立叶变换,在推导过程中多次使用了欧拉公式。所以今天我们就来简单证明一下欧拉公式,让我们的推导更加严谨。

先来看看欧拉公式:

e^iθ = cosθ+isinθ

证明的思路非常简单,我们将三角函数部分移到左边:

在这里插入图片描述
显然,只要我们证明对于任意数值的θ,上个式子都成立即可。

换句话说,只要下面这个函数永远等于1,欧拉公式就成立:
在这里插入图片描述
然后,我们对这个函数进行求导:
在这里插入图片描述
然后把分子项展开:
在这里插入图片描述
发现分子项互相抵消为0,也就是说这个函数就是个常数。我们再带入特殊值θ=0,计算出这个常数:
在这里插入图片描述
发现这个常数就等于1,因此欧拉公式得证。

在后面的文章中,我们继续证明傅立叶级数的数学逻辑。

什么是欧拉公式 欧拉公式在不同的学科中有着不同的含义。复变函数中,e^(ix)=(cos x+isin x)称为欧拉公式,e是自然对数的底,i是虚数单位。拓扑学中,在任何一个规则球面地图上,用 R记区域个数 ,V记顶点个数 ,E记边界个数 ,则 R+ V- E= 2,这就是欧拉定理 ,它于1640年由笛卡尔首先给出证明,后来欧拉于 1752年又独立地给出证明,我们称其为欧拉定理,在国外也有人称其为笛卡尔定理。他被称为世界上最简洁的公式。 阅读详情

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