解微分方程为什么会出现个 e?

本文探讨了微积分早期阶段,如何通过寻找微分方程的解引出了自然对数e。在不知道通解公式和自然常数的情况下,数学家通过函数展开和递推式发现了e。这个恒等式展示了e的特性,并最终定义了指数函数和自然对数。e的出现并非突兀,而是数学演进的必然结果。

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比如一解线性的情况,今天突然想起 是不是因为(x+1/x)的极限是 e。但为什么是 e 呢?好突兀啊!

你搞不懂的原因就是------你懂的太多了…

想象你生活在那个微积分初创的年代,你还不知道什么通解公式之类的玩意儿,自然常数 [公式] 还未曾知晓…

你是一个站在时代前沿的数学家,你想知道微分方程: [公式] 的解.

你觉得可以有一个性质良好的函数作为解,比如在 [公式] 上解析…

于是你可以在原点将这个函数展开: [公式]

因为 [公式] 上解析嘛,所以 [公式] 上光滑,求导得: [公式]

然后代入得:

[公式]

要使得等式恒成立,所有项数都应该是 [公式]

[公式]

上面一个递推式直接迭代可以解得:[公式]

也就是说解可以写成: [公式] 的形式…

后来发现每次都要写这么一坨级数太烦了,经过研究发现定义 [公式] 能减少很多麻烦.

然后进一步定义欧拉数 [公式]

这个函数性质很好,可以把加法变乘法:[公式]

>>级数绝对收敛时算符可以交换

[公式]

人们知道有这种性质的可以叫指数函数,于是,最后定义自然指数函数为 [公式] .


所以不是为什么出现了个 [公式] ,出现的是 [公式]

至于 [公式] 为什么会出现,楼上说的很明白了.

转载自:https://www.zhihu.com/question/33177784

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