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歐拉公式及推導

生活 更新时间:2024-09-03 18:06:17

歐拉公式及推導(歐拉在各個數學領域遍地開花)1

你好!

歐拉公式二世!

離過年回家的日子越來越近了,心裡早已想起老媽做的飯菜,雖說很普通,但卻很喜歡。再加上這幾天廣州又是刮風,又是下雨,超模君根本就沒心思寫文章,隻想好好在被窩裡睡一覺。

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然而小天又來催稿了(

歐拉公式及推導(歐拉在各個數學領域遍地開花)3

自從小天轉正後,日子一天不如一天)

,看來還是要乖乖寫文章。

那今天超模君就跟大家講講“歐拉公式”,被數學界譽為“數學中的天橋”的那條公式。

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小天:趕緊把我的最美公式還給我!!!

超模君(一臉嫌棄,在追求真理的路上總是會遇到一些xxx):。。。

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今天,超模君想要講的故事主角,就是:歐拉公式二世

在任何一個規則球面地圖上,用 F記區域個數(通俗來講就是面) ,V記頂點個數 ,E記邊界個數(也就是邊) ,則V- E F= 2,這就是歐拉定理 。

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頂點的英文:Vertical。

棱(或邊)的英文:Edge。

面的英文:Face。

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真的,這也是歐拉公式。

雖然我們稱之為歐拉公式,但第一個證明歐拉公式成立的卻是Descartes(笛卡爾),而後才輪到歐拉。但第一個真正給出嚴格證明的則是20歲的柯西。

來自百度百科的證明過程:從多面體去掉一面,通過把去掉的面的邊互相拉遠,把所有剩下的面變成點和曲線的平面網絡。不失一般性,可以假設變形的邊繼續保持為直線段。正常的面不再是正常的多邊形即使開始的時候它們是正常的。但是,點,邊和面的個數保持不變,和給定多面體的一樣(移去的面對應網絡的外部。)

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抱歉,實在沒法讀懂百度百科的這段解釋,如果有模友能解釋清楚的記得留言,另外也去百度百科把這段内容修改一遍。

既然沒辦法像歐拉、柯西這般數學家那樣去思考這個問題,不聰明的超模君隻能按照最笨的方式,一個一個多面體來計算。

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(腦子正在加載.gif)

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是不是很驚喜,是不是很刺激,我們竟然推導出一個定理。

不過有個問題,為啥都是正多邊形,别的難道不行嗎?

行不行,我們試試再說,為了便于理解,超模君選擇在立方體上加多一條線。

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(這豆腐有點渣)

SURPRISE!在立方體的一個面上加上對角線,在增加線的同時,立方體的一個面也被一分為二,此時的歐拉公式依舊等于2,歐拉公式成立。

也就是歐拉公式對于立體圖形都是成立的!

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啪啪啪,此時小天向超模君丢出一個凹二十面體。

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(可以發揮一下想象力)

其實這依舊是一個二十面體,在保持相同數量的面和邊的同時,這個二十面體選擇了将兩個頂點合二為一。

SO SAD!也就是歐拉公式變成了:

V - E F = 1

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難道歐拉公式錯了?

是的,在發現到這個問題後,數學家們便引入了新的一個概念:歐拉特征χ(說實話,超模君也是第一次看到)。

F V -E = χ

此時的歐拉公式V-E F不僅可以等于2和1,也有可能等于其他值。

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無獎問答:那你覺得莫比烏斯環的歐拉特征應該多少?

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本文系網易新聞·網易号“各有态度”特色内容

部分資料來源于網絡

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