уравнение

формула Эйлера

Формула Эйлера — это математическое уравнение, устанавливающее глубокую связь между тригонометрическими функциями и комплексной экспонентой.
4 статьи · 2 формулы

Описание

Леонард Эйлер в 1748 году опубликовал формулу, соединяющую алгебру, геометрию и анализ: e^{iθ} = cos θ + i sin θ. Она следует из разложения функций в степенные ряды. Эйлер осознал, что экспонента с мнимым показателем ведёт себя как точка, бегущая по окружности, — это стало связующим звеном между алгеброй и геометрией. Тождество e^{iπ} + 1 = 0 собрало в одном уравнении e, i, π, 1 и 0, и многие считают его самым красивым в математике. Формула Эйлера стала основой для анализа колебаний, волн и квантовых состояний.

История

Эйлер вывел формулу в 1748 году, разлагая e^x, sin x и cos x в ряды Тейлора и подставляя ix. Это открытие легло в фундамент комплексного анализа (Коши, Риман). В 1920-е годы Шрёдингер применил её для описания волновых функций, связав временную эволюцию с оператором энергии через производную от экспоненты.

Как это работает

В электротехнике замена синусоидальных величин на комплексные экспоненты превращает дифференциальные уравнения в алгебраические. В обработке сигналов преобразование Фурье разлагает функции в сумму экспонент с мнимыми показателями. Границы: представление справедливо для аналитических функций; в нестандартных анализах экспонента определяется аксиоматически. В квантовой теории поля бесконечномерные обобщения требуют регуляризации.

Где применяется

Формула Эйлера позволяет инженерам анализировать переменный ток в цепях и создавать реалистичную графику с вращающимися объектами, а также сжимать изображения в JPEG.

Любопытный факт

Одним из поклонников тождества Эйлера был физик Ричард Фейнман, называвший его «самой замечательной формулой в математике», а опросы математиков часто ставят e^{iπ} + 1 = 0 на первое место по красоте.

Граф понятий →

Формулы

$$f'(x)x = n f(x)$$
Однородная функция степени n удовлетворяет этому дифференциальному соотношению.
Что в формуле
fпеременнаяоднородная функция степени n — homogeneous function
xпеременнаянезависимая переменная — variable
nпеременнаястепень однородности — degree
f'(x)операторпроизводная f по x — производная
j'(x_*)x_*=2j(x_*) · 2606.31472
$$\alpha = \frac{4K - 1}{2K}$$
Показатель α, выраженный через параметр Латтинджера K.
Что в формуле
αпеременнаяПоказатель степени (тот же, что и в степенном законе)
KпеременнаяПараметр Латтинджера — luttinger parameter
α=\frac{4k-1}{2k} · 2606.31659

Статьи по теме · 4

Когда частицы шепчут на прощание: квантовые хвосты в многомерных мирах
Два заряженных шарика столкнулись и разлетелись в разные стороны. Казалось бы, всё позади — но свет от их прощания ещё долго бродит по пространству. В обычном мире это давно известный эффект: ускоренный заряд всегда излучает электромагнитные волны.
Космический диммер: от резкого спада до плавного света
Ранняя Вселенная раздувалась с бешеной скоростью — этот этап называют инфляцией. Но как именно она это делала? Одни модели описывают расширение как крутой экспоненциальный взлёт, другие — как более спокойное степенное движение.
Кротовые норы из пяти измерений
Сложенный лист бумаги можно проткнуть карандашом — и путь между двумя точками станет короче. Примерно так работает идея кротовой норы: туннеля в пространстве, соединяющего далёкие области. Но гравитация стремится схлопнуть такой туннель, если его не удерживает нечто с отрицательным давлением — как надутый изнутри воздушный шарик не даёт стенкам сомкнуться.
Скрытая геометрия вращающихся чёрных дыр
Чёрная дыра похожа на огромный водоворот в реке — пространство и время закручиваются вокруг неё и утягиваются внутрь. Математически этот водоворот описывается решением Керра, но до сих пор оставалось загадкой, почему возмущения на таком фоне распадаются на независимые части. Рябь от брошенного камня расходится кругами, не смешиваясь с волнами от ветра.