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【水贴是一种信仰】【谁说不显示发帖数就不能水】数学常数e的含义

整理时间:2013-09-12 07:23 来源:www.vimiy.com 作者:编辑 点击:

【楼主】2013-09-10 10:29

» 数学常数e的含义
    1.
    
    e是一个重要的常数,但是我一直不知道,它的真正含义是什么。
    
    它不像π。大家都知道,π代表了圆的周长与直径之比3.14159,可是如果我问你,e代表了什么。你能回答吗?
    
    维基百科说:
    
    "e是自然对数的底数。"
    
    但是,你去看"自然对数",得到的解释却是:
    
    "自然对数是以e为底的对数函数,e是一个无理数,约等于2.718281828。"
    
    这就构成了循环定义,完全没有说e是什么。数学家选择这样一个无理数作为底数,还号称这种对数很"自然",这难道不是很奇怪的事情吗?
    
    
    
    2.
    
    昨天我读到一篇好文章,它把这个问题解释得非常清楚,而且一看就懂。
    
    它说,什么是e?简单说,e就是增长的极限。
    
    下面就是它的解释。
    
    3.
    
    假定有一种单细胞生物,它每过24小时分裂一次。
    
    那么很显然,这种生物的数量,每天都会翻一倍。今天是1个,明天就是2个,后天就是4个。我们可以写出一个增长数量的公式:
    
    
    
    上式中的x就表示天数。这种生物在x天的总数,就是2的x次方。这个式子可以被改成下面这样:
    
    
    
    其中,1表示原有数量,100%表示单位时间内的增长率。
    
    4.
    
    我们继续假定:每过12个小时,也就是分裂进行到一半的时候,新产生的那半个细胞已经可以再次分裂了。
    
    因此,一天24个小时可以分成两个阶段,每一个阶段都在前一个阶段的基础上增长50%。
    
    
    
    当这一天结束的时候,我们一共得到了2.25个细胞。其中,1个是原有的,1个是新生的,另外的0.25个是新生细胞分裂到一半的。
    
    如果我们继续修改假设,这种细胞每过8小时就具备独立分裂的能力,也就是将1天分成3个阶段。
    
    
    
    那么,最后我们就可以得到大约2.37个细胞。
    
    很自然地,如果我们进一步设想,这种分裂是连续不断进行的,新生细胞每分每秒都具备继续分裂的能力,那么一天最多可以得到多少个细胞呢?
    
    
    
    当n趋向无限时,这个式子的极值等于2.718281828...。
    
    
    
    因此,当增长率为100%保持不变时,我们在单位时间内最多只能得到2.71828个细胞。数学家把这个数就称为e,它的含义是单位时间内,持续的翻倍增长所能达到的极限值。
    
    这个值是自然增长的极限,因此以e为底的对数,就叫做自然对数。
    
    5.
    
    有了这个值以后,计算银行的复利就非常容易。
    
    假定有一家银行,每年的复利是100%,请问存入100元,一年后可以拿多少钱?
    
    
    
    回答就是271.828元,等于100个e。
    
    但是,实际生活中,银行的利息没有这么高,如果利息率只有5%,那么100元存一年可以拿到多少钱呢?
    
    
    
    为了便于思考,我们取n等于50:
    
    
    
    我们知道,在100%利息率的情况下,n=1000所得到的值非常接近e:
    
    
    
    因此,5%利息率就相当于e的20分之一次方:
    
    
    
    20分之一正好等于5%的利率率,所以我们可以把公式改写成:
    
    
    
    上式的rate就代表增长率。这说明e可以用于任何增长率的计算,前提是它必须是持续不断的复合式增长。
    
    6.
    
    再考虑时间因素,如果把钱在银行里存2年,可以得到多少钱?
    
    
    
    在时间t的情况下,通用公式就是:
    
    
    
    上式就是计算增长量的万能公式,可以适用于任何时间、任何增长率。
    
    7.
    
    回到上面的例子,如果银行的利息率是5%的复利,请问100元存款翻倍需要多少时间?
    
    
    
    计算结果是13.86年:
    
    
    
    上式最后一个等号,表明用72除以增长率,可以得到翻倍的大致时间,这就是72法则的来源。
    
    (完)
    
    文档信息
    版权声明:自由转载-非商用-非衍生-保持署名 | Creative Commons BY-NC-ND 3.0
    原文网址:http://www.ruanyifeng.com/blog/2011/07/mathematical_constant_e.html
    最后修改时间:2011年7月 9日 14:59
    

网友评论2013-09-10 10:32


    我记得高数书上有 好像是一个极限,(1+1/x)的x次方?
    
网友评论2013-09-10 10:37


    lim =(1 1/x)^x=e
    x→∞
    
    简单的一b,楼主的太麻烦了
    
网友评论2013-09-10 10:41


    Reply Post by zyhllyw (2013-09-10 10:37):
    
    lim =(1 1/x)^x=e
    x→∞
    
    简单的一b,楼主的太麻烦了
    
    done
    
网友评论2013-09-10 10:42


    有意思
    
网友评论2013-09-10 10:48


    这常数主要的性质是e^x导数是其本身,在微分方程上有重要意义
    
网友评论2013-09-10 10:52


    e^(πi)+1=0
    最美的数学公式。。。。
    
    5楼说的是关键点。
    
网友评论2013-09-10 10:58


    Reply Post by 折枫 (发表于:2013-09-10 10:48):
    这常数主要的性质是e^x导数是其本身,在微分方程上有重要意义
    我首先想到的也是这个特性…
    
网友评论2013-09-10 11:05


    看上去像一篇翻得不好的译文。
    内容还不错,语文捉急
    
网友评论2013-09-10 11:11


    这才是真正的数学哇,可惜老师上课是不会和你说这些的
    
网友评论2013-09-10 11:12


    学中文音乐和英语的误入。。再见。
    
网友评论2013-09-10 11:15


    楼主只要学习过高等数学,就应该知道其中一个很经典的极限值就是e,也就是你说的增长极限。
    
网友评论2013-09-10 11:19


    你们都好流弊。。。。我高数早就还给老师了。。。。。
    
网友评论2013-09-10 11:24


    感觉还是不能明白这个值具体的意义是什么啊
    
网友评论2013-09-10 11:28


    有些书已经不用那个极限定义e了
    而是用1/x围成的面积
    
网友评论2013-09-10 11:31


    我的数学早就还给老师了
    
网友评论2013-09-10 11:31


    没学过高数的表示。。。。哎,睡午觉了
    
网友评论2013-09-10 11:39


    高等数学全还给老师了!
    
网友评论2013-09-10 12:25


    我理解了,虽然当码农还没用过到过自然对数,但设计语言的人早就把这个重要变量加进去了
    php里面好像是log
    
网友评论2013-09-10 12:49


    挖,好多野生数学大师出没,我的高数技能早就还给老师了
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