導讀:世事洞明皆學問,人情練達即文章!真理永遠流淌于智者,而止于凡人。沒有永遠的老師,也沒有永遠的父母,他們終有一天會離我們而去…
衆所周知,大學裡學的歐拉公式是當代許多大學生的噩夢,許多大學生感覺前面都學的好好的,怎麼一下子給我整出來個這種鬼公式,搞得我有點尴尬,關于該公式的證明也是霹靂扒拉的一大堆。
歐拉公式:e∧(iπ)+1=0
或e∧(iθ)=cosθ+isinθ
這就讓許多人一下子變成丈二和尚了,根本摸不着頭腦,隻能死記硬背地背下這個公式了。好在這個公式非常簡單,要是再長一點死記硬背都得燒高香了,尤其是對許多女孩子而言。
那麼運用中學的知識如何才能證明這個公式呢?下面我們将利用啟發性思維方法去求證該公式,看完這篇文章你就懂了!
讀過中學的學生都知道,在中學階段,學生對複數的各種運算已然成熟,這裡我們将從複數的幂運算開始,請看下面幾組運算:
(0.5+0.5√3i)²=-0.5+0.5√3
(0.5+0.5√3i)³=-1
(0.5+0.5√3i)∧4=-0.5-0.5√3
(0.5+0.5√3i)∧5=0.5-0.5√3
…
通過上述數據我想有點能耐的小夥伴們大概能摸出點規律來。是的,通過層層的幂運算我們發現右邊式子并沒有複雜化,而是以一種相似于左邊的簡單常态化的形态出現,而這恰恰是我們興趣的切入點。
這裡我就不賣管子了,直接說規律,簡單粗暴:
(0.5+0.5√3i)∧n=cos(nπ/3)+i sin(nπ/3) (其中n∈R)
這裡請注意,這個n可以是任意實數,而不僅限于整數,這就為我們求證歐拉公式打開了天窗。
平庸的人也許就止步于此了,因為他發現不了任何有價值的規律,這裡往往就是平庸人和強者的分水嶺了。事實上,我們将其作一般性推廣,我們很容易得到這樣一個式子:
(A+Bi)∧n=cos(n*arctan(B/A))+i sin(n*arcsinB) (其中A,B,n∈R,且A²+B²=1)
到了這一步,歐拉公式的證明基本上就浮出水面了,我們甚至不需要花太多的功夫,隻需要将參數A,B替換一下就ok了。
(1+iθ/n)∧n=cos(n*arctan(θ/n))+i sin(n*arcsin(θ/n))(其中n→∞)
這裡我們左右同時開工,拒絕任何複雜的級數收斂、泰勒公式等複雜定理,直接應用最為常見的等價代換即可:
[(1+1/n)∧n]∧(iθ)=cos(n*θ/n)+i sin(n*θ/n)(其中n→∞)
這種小兒科級别的極限如今在中學就已經普及了,一秒鐘就能搞定,更何況是大學生,這要是搞不定簡直就是侮辱大學生。于是很快我們就完成了歐拉公式的證明:
e∧(iθ)=cosθ+isinθ
哪一步看不懂,請在評論區留言,大學生中學生都行,那些還處于發育期的穿開裆褲的小學生請勿擾!
結語:有一天當我們的老師和父母離我們而去時,我們應該自己去發現和探尋真理,要自己學會走路,學會穿開裆褲,學會做人…社會才是最好的大學,關注作者肯定不會有錯。
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