常数E是个什么样的数字?

chowleung




常数e在中学数学经常接触,并没有什么感觉。现在才知道e真是了不起的数字!我们常见的指纹、吃的螺丝乃至天空中的星辰、宇宙中的黑洞,那些成长出来的螺旋线与常数e息息相关。e是自然律的核心,是万物发展遵循的底层规律。接下来从以下三点进一步了解常数e吧。

一、什么是自然常数E

自然常数e就是一个无理数,却和圆周率一样非常神奇,且为超越数,其值约为2.71828。它的一个定义见下图

自然常数常在公式公式中做对数的底。

自然常数就是这样子的,一个常数而已,那怎么就和大自然联系起来呢?要知道e=2.71828…是“自然律”的一种量的表达,“自然律”的形象表达是螺线,而螺线的数学表达通常有五种,分别为对数螺线、阿基米德螺线、连锁螺线、双曲螺线、回旋螺线。其中对数螺线在自然界中最为普遍存在,其他螺线也与对数螺线有一定的关系。

好,这样就把一个数字和自然发展的规律联系起来了,e的神奇之处就好理解了。



二、对于e其实小学就有接触

我在教小学生的时候遇到这样的一道规律题,1,2,3,5,8……有个学生说这道题非常简单,这是斐波那契数列,可以画出螺线,像葵花,蜗牛背上的壳以及台风等螺旋线都符合。

斐波那契数列的螺旋线与自然常数e的螺线有异曲同工之妙。它是e的表现形式与应用。很多小学生对这样的数也是极其感兴趣,能举出很多对应的自然现象。



再看看e的名字叫自然常数,比圆周率好理解多了,而且还真是这么回事。接下来看看e的神奇应用吧。



三、自然常数e的应用

1.“飞蛾扑火”的解释

虫子的飞行不是根据光源飞行的而是根据光线固定角度飞行。夜晚的月光近是一条条平行光线,这样就能飞出一条直线。由于人类的活动,灯火的光线不再平行,飞蛾还是按照原来方式飞行,于是出现螺线轨迹,从而飞入火源,出现“扑火”。



2.存款利息也有e

理想化的存款,其余额都是e的倍数。我看见网上有人计算:1元存一年,一年365天,银行愿意天天付利息,这样利滚利的余额约为2.71456748202元;要是以每秒来付利息,利滚利的余额约为2.7182817813元。要是以毫秒来算呢?更接近e了。不管怎么算,在年利率100%以下,其余额无法突然e这块天花板。当然银行不会这么算,大家只能去追求漫长岁月的复利了。



3.其他地方

古希腊人有一种风鸣琴在风中振动时,能产生优美动听的音调。这就是所谓的“涡流尾迹效应”。还有我们的内耳结构也是涡旋状以及指纹、发旋。还有DNA的生长,台风的生长,星系的生长都形成了一条螺旋线。而这一条条螺旋线就是数字e决定的。

了解这一切之后,才刚刚开始认识到常数e是一个什么样的数。e的无穷魅力也等待着我们去挖掘和述说。


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