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欧拉公式!!!???

e^(i*x)=cos(x)+i*sin(x)中的e^(i*x)的图像是什么样的啊?为什么e^(i*x)和cos(x)+i*sin(x)是相等的呢?大家谁有推导的过程??谢谢!!

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2006-11-03

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    是高中生吗?学到复数了?要肤浅的证明很简单的!但是要先知道两组公式:都是关于展开式的!这些公式可以由泰勒展开式推倒得出!公式在相关文件里!自己下载! 证明:由展开公式得 cosx = 1-x^2/2!+x^4/4!-x^6/6!+。
  。, sinx = x-x^3/3!+x^5/5!。  。。。。 用泰勒展开式可的得到: e^(i*x)=1+ix-x^2/2!-ix^3/3!+x^4/4!+ix^5/5!-x^6/6!-。
  。。 =(1-x^2/2!+x^4/4!-x^6/6!+。。)+i(x-x^3/3!+x^5/5!-。  。) =cos(x)+i*sin(x) 。
  

2006-11-16

503 0
    这些人给的证明有些很搞笑,牛头不对马嘴。 泰勒级数法是一个证明,楼上的老兄给的也挺好。 我给一个楼主能看懂的吧。不是很严谨,不过还过得去。
     设 e^(ix) = a(x) + i b(x) 这里a(x),b(x)都是实函数 e^(-ix) 是 e^(ix)的共轭,所以有 e^(-ix) = a(x) - i b(x) 但是又有 e^(-ix) = a(-x) + i b(-x) 所以有 a(-x) = a(x) b(-x) = - b(x) 即 a(x)为偶函数, b(x)为奇函数 1 = e^(ix) * e^(-ix) = a^2(x) + b^2(x) 且 e^(2ix) = [e^(ix)]^2 = [a^2(x)-b^2(x)] + i 2a(x)b(x) 注意到这与三角函数很相似,考虑到奇偶性,可以假设 a(x) = k cos(ux) b(x) = k sin(ux) 代入 a^2(x) + b^(x) = 1 可得 k = 1, u = 1 即 a(x) = cos(x) , b(x) = sin(x) 所以 e^(ix) = cos(x) + i sin(x) 有点蒙人的嫌疑哦~~ 呵呵~~ 另外,关于e^(ix)的图像,当x为实数时,在三维空间中选x轴表示x,y轴表示e^(ix)的实部,z轴表示e^(ix)的虚部,那么e^(ix)是一条绕x周旋转的螺线,该螺线上各点距离x轴为单位长度1,螺距为2pi,通过点(0,1,0),螺旋方向同x轴正向组成右手定则,大拇指直向x轴正向, 四指为螺线绕行方向。

2006-11-15

503 0
     本题提问者问的是数学分析中的欧拉公式,上面有些朋友却去证明拓扑学中的欧拉公式,我如果高兴还可以去证明材料力学中的欧拉公式,但显然答非所问。 上面还有些朋友使用麦克劳林展开式或无穷级数来证明数学分析中的欧拉公式,方法当然是正确的(我没有说过程也正确),但显然没有考虑到受众的理解水平。
    提问者很可能就是一位高中的学生朋友,他学到了欧拉公式,教材上确实没有给出其证明,他要寻找的是能被他接受的证明;又或者提问者是一位教师朋友,他自己本会证明但超出了高中的范围,他要寻找的是能被他的学生接受的证明。
   我这里有一个证明,仅用到极限的运算法则和两个基本极限,以及棣莫佛公式,可以算是最为初等的证明了,来源于广东教育出版社《怎样用复数法解中学数学题》。   当n→∞时,lim(1+x/n)^n=lim[1+1÷(n/x)]^[(n/x)*x]={lim[1+1÷(n/x)]^(n/x)}^x,考虑到n→∞时,lim(1+1/n)^n=e,以及limn/x=∞,故有lim(1+x/n)^n=e^x……………………………………① 因此,n→∞时,e^(ix)=lim (1+ix/n)^n=lim {[1+(x/n)^2]^0。
    5}^n*lim{1÷[1+(x/n)^2]^0。5+i*x/n÷[1+(x/n)^2]^0。5}^n……② n→∞时,lim {[1+(x/n)^2]^0。
  5}^n=lim {[1+(x/n)^2]^[(n/x)^2*x^2/2n]=lim e^(x^2/2n)=e^[lim (x^2/2n)]=e^0=1…………③ 令z=arcsin{x/n÷[1+(x/n)^2]^0。
    5},并考虑到③,②可改写为:n→∞时,e^(ix)=1*lim(cosz+i*sinz)^n………………④ 根据棣莫佛公式,(cosz+i*sinz)^n=cos nz+i*sin nz,故有 n→∞时,e^(ix)=1*lim(cos nz+i*sin nz)………………⑤ t→0时,根据另一基本极限lim[(sint)/t]=1有t~sint,两端取反正弦又有t~arcsint………………………………………………⑥ n→∞时,x/n÷[1+(x/n)^2]^0。
    5→0,根据④有arcsin z~z,因此有nz=n*arcsin{x/n÷[1+(x/n)^2]^0。5}~n*x/n÷[1+(x/n)^2]^0。5=x÷[1+(x/n)^2]^0。
  5,代入⑤得 n→∞时,e^(ix)=lim{cos[x÷(1+x^2/n^2)^0。  5]+i*sin[x÷(1+x^2/n^2)^0。5]=cos[x÷lim(1+x^2/n^2)^0。
  5]+i*sin[x÷lim(1+x^2/n^2)^0。5]=cos(x÷1)+i*sin(x÷1)=cos x+i*sin x 证明完毕 其实,上述证明中的①就是指数函数的古典定义,那时,人们还不知道它与对数函数的天然关系——互为反函数。
     e^(ix)是一个复变函数,非常抱歉,我不能给你提供它的函数图象,无法回答你关于它长什么样子的问题。 提问者若是一个学生,那么下面的内容你不必关心。
   上面的证明还有一个瑕疵,那就是将在实数范围内建立的幂指数运算法则不加证明地直接用在复数域中。  不仅这里的证明,前面所有的证明都存在这个瑕疵。对于学生,这样做是非常自然的,这也是教材中经常采用的处理方式。
  毕竟,在讲授平面几何时,你不可能向学生讲述阿尔伯特公理体系,在讲授实数连续性时,你不可能给学生证明戴德金分割。

2006-11-14

505 0
     这个欧拉公式是用无穷级数证明的,《高等数学》无穷级数一章可以找到证明的。 因为sin(x)=x-(x^3)/3!+(x^5)/5!-(x^7)/7!+…… cos(x)=1-(x^2)/2!+(x^4)/4!-(x^6)/6!+…… cos(x)+i*sin(x)刚好等于e^(i*x)的麦克劳林展开式 e^(i*x)=1+(i*x)/1!+[(i*x)^2]/2!+[(i*x)^3]/3!+[(i*x)^4]/4!+[(i*x)^5]/5!+[(i*x)^6]/6!+[(i*x)^7]/7!+…… 于是得到了证明。
     全体复数z=x+i*y=e^(i*θ)构成的平面点集,就是x=cosθ,y=sinθ,是复平面上的单位圆: x^2+y^2=1 。

2006-11-13

504 0
    法一: 用拓朴学方法证明欧拉公式 尝欧拉公式:对于任意多面体(即各面都是平面多边形并且没有洞的立体),假 设F,E和V分别表示面,棱(或边),角(或顶)的个数,那么 F-E+V=2。
  试一下用拓朴学方法证明关于多面体的面、棱、顶点数的欧拉公式。 证明 : (1)把多面体(图中①)看成表面是薄橡皮的中空立体。   (2)去掉多面体的一个面,就可以完全拉开铺在平面上而得到一个平面中的直线形,像图中②的样子。
  假设F′,E′和V′分别表示这个平面图形的(简单)多边形、边和顶点的个数,我们只须证明F′-E′+V′=1。 (3)对于这个平面图形,进行三角形分割,也就是说,对于还不是三角形的多边形陆续引进对角线,一直到成为一些三角形为止,像图中③的样子。
    每引进一条对角线,F′和E′各增加1,而V′却不变,所以F′-E′+V′不变。因此当完全分割成三角形的时候,F′-E′+V′的值仍然没有变。有些三角形有一边或两边在平面图形的边界上。
   (4)如果某一个三角形有一边在边界上,例如图④中的△ABC,去掉这个三角形的不属于其他三角形的边,即AC,这样也就去掉了△ABC。  这样F′和E′各减去1而V′不变,所以F′-E′+V′也没有变。
   (5)如果某一个三角形有二边在边界上,例如图⑤中的△DEF,去掉这个三角形的不属于其他三角形的边,即DF和EF,这样就去掉△DEF。这样F′减去1,E′减去2,V′减去1,因此F′-E′+V′仍没有变。
     (6)这样继续进行,直到只剩下一个三角形为止,像图中⑥的样子。这时F′=1,E′=3,V′=3,因此F′-E′+V′=1-3+3=1。 (7)因为原来图形是连在一起的,中间引进的各种变化也不破坏这事实,因此最后图形还是连在一起的,所以最后不会是分散在向外的几个三角形,像图中⑦那样。
     (8)如果最后是像图中⑧的样子,我们可以去掉其中的一个三角形,也就是去掉1个三角形,3个边和2个顶点。因此F′-E′+V′仍然没有变。 即F′-E′+V′=1 成立,于是欧拉公式: F-E+V=2 得证。
   法二;这个欧拉公式是用无穷级数证明的,《高等数学》无穷级数一章可以找到证明的。   因为sin(x)=x-(x^3)/3!+(x^5)/5!-(x^7)/7!+…… cos(x)=1-(x^2)/2!+(x^4)/4!-(x^6)/6!+…… cos(x)+i*sin(x)刚好等于e^(i*x)的麦克劳林展开式 e^(i*x)=1+(i*x)/1!+[(i*x)^2]/2!+[(i*x)^3]/3!+[(i*x)^4]/4!+[(i*x)^5]/5!+[(i*x)^6]/6!+[(i*x)^7]/7!+…… 于是得到了证明。
     全体复数z=x+i*y=e^(i*θ)构成的平面点集,就是x=cosθ,y=sinθ,是复平面上的单位圆: x^2+y^2=1 其实不需证明,只要会用就行,记住便可,主要是记住的方法 复数表示形式有三种:指数形式,a+bi,三角形式,只是表示方式不同而已,都是等价的 完整的公式为e^(r+ix)=R(cos(x)+i*sin(x)),e^(r)=R,e^(ix)=cos(x)+i*sin(x),代x=0等式成立。
    或求二次导都能证明等式成立, 另外物理里e是电流,e的由来是从物理交变电流来的,用指数表示更方便,学电的时候就明白 。

2006-11-11

503 0
    用拓朴学方法证明欧拉公式 尝欧拉公式:对于任意多面体(即各面都是平面多边形并且没有洞的立体),假 设F,E和V分别表示面,棱(或边),角(或顶)的个数,那么 F-E+V=2。
  试一下用拓朴学方法证明关于多面体的面、棱、顶点数的欧拉公式。 证明 : (1)把多面体(图中①)看成表面是薄橡皮的中空立体。   (2)去掉多面体的一个面,就可以完全拉开铺在平面上而得到一个平面中的直线形,像图中②的样子。
  假设F′,E′和V′分别表示这个平面图形的(简单)多边形、边和顶点的个数,我们只须证明F′-E′+V′=1。 (3)对于这个平面图形,进行三角形分割,也就是说,对于还不是三角形的多边形陆续引进对角线,一直到成为一些三角形为止,像图中③的样子。
    每引进一条对角线,F′和E′各增加1,而V′却不变,所以F′-E′+V′不变。因此当完全分割成三角形的时候,F′-E′+V′的值仍然没有变。有些三角形有一边或两边在平面图形的边界上。
   (4)如果某一个三角形有一边在边界上,例如图④中的△ABC,去掉这个三角形的不属于其他三角形的边,即AC,这样也就去掉了△ABC。  这样F′和E′各减去1而V′不变,所以F′-E′+V′也没有变。
   (5)如果某一个三角形有二边在边界上,例如图⑤中的△DEF,去掉这个三角形的不属于其他三角形的边,即DF和EF,这样就去掉△DEF。这样F′减去1,E′减去2,V′减去1,因此F′-E′+V′仍没有变。
     (6)这样继续进行,直到只剩下一个三角形为止,像图中⑥的样子。这时F′=1,E′=3,V′=3,因此F′-E′+V′=1-3+3=1。 (7)因为原来图形是连在一起的,中间引进的各种变化也不破坏这事实,因此最后图形还是连在一起的,所以最后不会是分散在向外的几个三角形,像图中⑦那样。
     (8)如果最后是像图中⑧的样子,我们可以去掉其中的一个三角形,也就是去掉1个三角形,3个边和2个顶点。因此F′-E′+V′仍然没有变。 即F′-E′+V′=1 成立,于是欧拉公式: F-E+V=2 得证。
   对吗???。

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