معادلة

صيغة أويلر

Euler's formula is a mathematical equation that establishes the deep relationship between trigonometric functions and the complex exponential function.
4 مقالات ذات صلة · 2 صيغ

الوصف

في عام 1748 نشر ليونهارد أويلر صيغة تربط الجبر والهندسة والتحليل الرياضي: e^{iθ} = cos θ + i sin θ. وهي تنتج عن مفكوك الدوال إلى متسلسلات قوى. تنبه أويلر إلى أن الدالة الأسية ذات الأساس التخيلي تسلك سلوك نقطة تدور على دائرة، مما شكل حلقة وصل بين الجبر والهندسة. جمعت المتطابقة e^{iπ} + 1 = 0 خمسة من أهم الثوابت الرياضية في معادلة واحدة، ويعتبرها كثيرون الأجمل في الرياضيات. أصبحت صيغة أويلر أساسًا لتحليل الاهتزازات والموجات والحالات الكمومية.

التاريخ

صاغ أويلر الصيغة عام 1748 بمفكوك e^x وsin x وcos x في متسلسلات تايلور والتعويض بـ ix. وقد سبق علماء مسلمون مثل الخوارزمي والبتاني في تطوير الجبر وحساب المثلثات مما مهد الطريق. وضع هذا الاكتشاف أساس التحليل المركب (كوشي، ريمان). في عشرينيات القرن العشرين استخدمها شرودنغر لوصف الدوال الموجية ربطًا بالتطور الزمني عبر مؤثر الطاقة.

كيف يعمل

في الهندسة الكهربائية يحول استبدال الكميات الجيبية بأسيات مركبة المعادلات التفاضلية إلى جبرية. وفي معالجة الإشارات يفكك تحويل فورييه الدوال إلى مجموع أسيات ذات أسس تخيلية. الحدود: التمثيل صحيح للدوال التحليلية؛ في التحليلات غير القياسية تُعرَّف الأسية بديهيًا. وفي نظرية الحقل الكمومي تحتاج التعميمات اللانهائية الأبعاد إلى تنظيم.

في التطبيق

تسمح صيغة أويلر للمهندسين بتحليل التيار المتردد في الدوائر الكهربائية وإنشاء رسومات واقعية بأجسام دوارة، وكذلك ضغط الصور في صيغة JPEG.

حقيقة طريفة

كان عالم الفيزياء ريتشارد فاينمان من المعجبين بمتطابقة أويلر، ووصفها بأنها «أروع صيغة في الرياضيات»، وكثيرًا ما تتصدر e^{iπ} + 1 = 0 استطلاعات الجمال الرياضي.

Concept graph →

صيغ

$$f'(x)x = n f(x)$$
A homogeneous function of degree n satisfies this derivative relation.
ما في الصيغة
fمتغيرhomogeneous function of degree n — homogeneous function
xمتغيرindependent variable — variable
nمتغيرdegree of homogeneity — degree
f'(x)مؤثرderivative of f with respect to x — المشتقة
j'(x_*)x_*=2j(x_*) · 2606.31472
$$\alpha = \frac{4K - 1}{2K}$$
Exponent alpha expressed in terms of Luttinger parameter K.
ما في الصيغة
αمتغيرScaling exponent (same as in power law)
KمتغيرLuttinger parameter — luttinger parameter
α=\frac{4k-1}{2k} · 2606.31659

مقالات ذات صلة · 4

عندما تهمس الجسيمات وداعًا: ذيول كمية في عوالم متعددة الأبعاد
تصادمت كرتان مشحونتان وتطايرتا في اتجاهين متعاكسين. قد يبدو أن كل شيء انتهى، لكن الضوء المنبعث من وداعهما لا يزال يجوب الفضاء لفترة طويلة. في عالمنا العادي، هذه ظاهرة معروفة منذ زمن طويل: الشحنة المتسارعة تشع دائمًا موجات كهرومغناطيسية.
خافض إضاءة كوني: من الانخفاض الحاد إلى الضوء السلس
توسع الكون المبكر بسرعة هائلة — تُسمى هذه المرحلة بالتضخم. ولكن كيف حدث ذلك بالضبط؟ تصف بعض النماذج التوسع على أنه ارتفاع أسي حاد، بينما تصفه أخرى بأنه حركة قوة أكثر هدوءًا. اقترح مؤلفو العمل الجديد عائلة من النماذج البسيطة (α-attractors)، حيث يعمل معامل واحد μ كخافض إضاءة: تديره فتنتقل بسلاسة من نوع توسع إلى آخر.
ثقوب دودية من خمسة أبعاد
يمكن ثقب ورقة مطوية بقلم رصاص، فيصبح المسار بين نقطتين أقصر. هكذا تعمل فكرة الثقب الدودي تقريبًا: نفق في الفضاء يربط مناطق بعيدة. لكن الجاذبية تميل إلى انهيار مثل هذا النفق ما لم يُمسك بشيء ذي ضغط سالب — مثل بالون منفوخ من الداخل يمنع الجدران من الالتصاق.
الهندسة الخفية للثقوب السوداء الدوّارة
يشبه الثقب الأسود دوامة مائية هائلة في نهر، حيث يلتف الزمكان حوله وينجذب إلى داخله. رياضيًا، توصف هذه الدوامة بحل كير، لكن بقي لغزًا لماذا تتفكك الاضطرابات في هذا السياق إلى أجزاء مستقلة. التموجات الناتجة عن رمي حجر تنتشر في دوائر، دون أن تختلط بموجات الرياح. اتضح أن لمتريّة كير توأمًا سريًا.