如果要投票评选最优美的数学公式,欧拉公式一定榜上有名,甚至很可能是位居榜首。它是长这个样子滴:
在今日头条里随便搜索“欧拉公式”,出来的都是下面这个画风
人们对这个公式推崇备至的原因就是所谓的“五元会聚”,即,它把数学里面最常用的5个常数:自然底数e,虚数单位i,圆周率π,以及两个最基础的数量单位0和1(有人从哲学的角度认为这代表了“无”和“有”),以巧妙的方式连接在一个公式中。因此很多人从哲学乃至神学的角度对它进行诠释,认为它蕴含了宇宙最终极的真理和奥秘,甚至是上帝创造出来的,因而对它顶礼膜拜。
欧拉(Euler,1707-1783)
不得不说,笔者当年上中学的时候第一次见到这个公式,也是五体投地,激动地要向黑板下跪。但随着大学后学了越来越多的数学知识,渐渐了解了这个公式的来龙去脉,也就没有当初那激动了。其实,对这个公式最淡定的恰恰就是数学家们自己,因为他们心里清楚这个公式是被人工构造出来的,因此一点儿也不神秘。
今天这篇文章,就是从现代数学的观点来窥探一下这个公式的来龙去脉,揭开它的神秘面纱,来看一看为什么说它一点儿也不神秘。
1.传统证明其实,上面那个等式只是欧拉公式的一个特例,真正的欧拉公式是下面这个式子: