自然常數e是什麼?它是怎麼來的?
科技
01-22
在數學中,有一個被稱為自然常數(又叫歐拉數)的常數。之所以把這個數稱之為自然常數,是因為自然界中的不少規律與該數有關。不過,這個數最初不是在自然界中發現的,而是與銀行的複利有關。
想像一下,如果把錢存在年利率為100%的銀行中,一年之後的錢將會增加為原來的(1 1)^1=2倍。假如銀行不用這種方式來結算利息,而是換成六個月算一次,但半年的利率為之前年利率的一半,也就是50%,那麼,一年後的錢將會增加為原來的(1 0.5)^2=2.25倍。同樣的道理,如果換成每日,日利率為1/365,則一年後的錢將會增加為原來的(1 1/365)^365≈2.71倍。
也就是說,隨著結算時間的縮短,最終收益會越來越多。倘若結算時間無限短,那麼,最終的收益會變成無窮多嗎?這個問題等同於求解下面的這個極限:
經由嚴格的數學證明可知,上述極限是存在的,它不是無限的,而是一個常數,這個常數就是現在所說的自然常數e:
另據證明,自然常數e是一個無理數,所以它是一個無限不循環的小數,具體數值為2.71828……。
根據以e為底的指數函數的泰勒級數展開,還能推導出e的另一個表達式:
可以看到,自然數階乘的倒數之和正是e,所以這能體現自然常數的「自然」之處。
在自然界中,有不少規律與e有關,例如,生物的生長、繁殖和衰變規律,這些過程都是無限連續的,類似於銀行的無限複利。
※1克反物質有多大的破壞力?
※宇宙的膨脹在多少光年外超過光速?
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