数学常数 $e$ 是自然对数的底数,具有以下特性:
$e$ 是一个无理数,其值约为 2.718281828459045,小数部分无限不循环。它也是超越数,即不是任何有理数的平方根。
定义与起源
- 极限定义: $e$ 可以通过极限表达式定义: $$e = lim_{n to infty} left(1 + frac{1}{n}right)^n quad text{或} quad e = lim_{z to 0} (1+z)^{1/z}$$ 这两个极限形式分别对应连续复利和指数函数的底数。 - 早期研究
$e$ 在数学、物理、金融等领域有广泛应用,例如:
- 微积分:
作为指数函数 $e^x$ 的底数,导数和积分运算简化;
- 复利计算:描述连续复利增长模型,如 $A = P e^{rt}$;
- 概率与统计:在泊松分布、正态分布等概率模型中起关键作用。
其他特性
- $e$ 与圆周率 $pi$、虚数单位 $i$ 并称数学三大常数;
- 欧拉公式 $e^{itheta} = costheta + isintheta$ 将 $e$ 与三角函数联系,是复分析的核心。
总结:$e$ 是数学中基础且重要的常数,其定义、性质和应用贯穿多个学科领域,是理解微积分和现代数学分析的基石。