题目

欧拉公式的证明及各方面的应用

提问时间：2020-10-10

答案

e^ix=cosx+isinx,e是自然对数的底,i是虚数单位.它将三角函数的定义域扩大到复数,建立了三角函数和指数函数的关系,它在复变函数论里占有非常重要的地位.　　e^ix=cosx+isinx的证明：　　因为e^x=1+x/1!+x^2/2!+x^3/3!+x^4/4!+…… 　　cos x=1-x^2/2!+x^4/4!-x^6/6!…… 　　sin x=x-x^3/3!+x^5/5!-x^7/7!…… 　　在e^x的展开式中把x换成±ix.　　(±i)^2=-1,(±i)^3=∓i,(±i)^4=1 …… 　　e^±ix=1±ix/1!-x^2/2!∓ix^3/3!+x^4/4!…… 　　=(1-x^2/2!+……)±i(x-x^3/3!……) 　　所以e^±ix=cosx±isinx 　　将公式里的x换成-x,得到：　　e^-ix=cosx-isinx,然后采用两式相加减的方法得到：
sinx=(e^ix-e^-ix)/(2i),cosx=(e^ix+e^-ix)/2.这两个也叫做欧拉公式.将e^ix=cosx+isinx中的x取作π就得到：　　e^iπ+1=0.这个恒等式也叫做欧拉公式,它是数学里最令人着迷的一个公式,它将数学里最重要的几个数字联系到了一起：两个超越数：自然对数的底e,圆周率
π,两个单位：虚数单位i和自然数的单位1,以及被称为人类伟大发现之一的0.数学家们评价它是“上帝创造的公式”,我们只能看它而不能理解它.
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