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欧拉公式三种证明(欧拉公式证明详细)

来源:原点资讯(www.yd166.com)时间:2023-11-29 14:22:43作者:YD166手机阅读>>

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1.利用复合函数证明

复合函数证明法是通过将e^(ix)看作复数函数f(x)=e^x,将cos(x)和sin(x)看作f(x)的实部和虚部,从而证明欧拉公式的方法。

具体步骤如下:

  1. 设y=f(u),u=g(x),当x=0时,u=0;当x=π时,u=i。
  2. 根据复合函数求导法则,f'(u)=f'(0)*g'(x),即f'(u)=f'(0)*g'(x)。
  3. 因为e^(ix)=cos(x) i*sin(x),所以f'(0)=1,g'(x)=1。
  4. 因此,f'(u)=1*1=1,即f'(u)=1。
  5. 又因为f(u)=e^u,所以f(iπ)=e^(iπ) 1=0 1=1。
  6. 最后,将y=f(u),u=g(x),代入得到欧拉公式:e^(ix)=cos(x) i*sin(x)。

欧拉公式三种证明,欧拉公式证明详细(1)

2.利用微积分证明法

我们可以使用微积分证明法证明欧拉公式。
首先,我们知道e^(ix) = cos(x) isin(x),其中i是虚数单位。
接下来,我们令x=π,则有e^(iπ) = cos(π) i
sin(π)。
我们知道cos(π) = -1,sin(π) = 0,因此e^(iπ) 1 = -1 0 = -1。
但是,根据欧拉公式,e^(iπ) 1 = 0,这与前面的结果矛盾。
因此,我们的初始假设是错误的。
实际上,我们应该有e^(ix) = cos(x) isin(x),其中i是虚数单位。
现在我们可以证明这个公式:
对e^(ix)求导,得到f'(x) = e^(ix)。
我们知道e^(ix) = cos(x) i
sin(x),因此f'(x) = cos(x) isin(x)。
再对cos(x)和sin(x)分别求导,得到f''(x) = -sin(x) i
cos(x)。
我们知道f''(x) = f'(x),即e^(ix) = cos(x) i*sin(x)。
因此,欧拉公式得证。

欧拉公式三种证明,欧拉公式证明详细(2)

最后,欧拉公式最基础的证明方法应该利用泰勒公式、马克劳林展开式进行证明,篇幅过长就不罗列了,喜欢的朋友可以自行搜索。

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