歐拉公式指的是近代數(shù)學的偉大先驅之一萊昂哈德·歐拉(1707-1783)所發(fā)明的一系列公式。這些公式分布在數(shù)學這顆大樹的眾多分支領域中,比如復變函數(shù)中的歐拉幅角公式、初等數(shù)論中的歐拉函數(shù)公式、拓撲學中的歐拉多面體公式、分式公式等等。 我們在學習中,最先接觸到的歐拉公式就是著名的歐拉多面體公式: V-E+F=2。 下面簡單介紹下這個公式的發(fā)現(xiàn)過程。 早在1639年,法國著名數(shù)學家笛卡爾(解析幾何學的創(chuàng)始人)就發(fā)現(xiàn)了一個規(guī)律:不管由多邊形圍成的凸多面體的外形如何變化,其頂點數(shù)(V),棱數(shù)(E)和面數(shù)(F)都滿足一個簡單的公式——V-E+F=2。但在當時這個規(guī)律并未廣泛流傳。 過了一百多年后,歐拉在1750年又重新獨立地發(fā)現(xiàn)了這個規(guī)律,于是這個廣為流傳的公式被命名為歐拉多面體公式。 歐拉的思路大致是這樣的:任意三角形的內角和一定是180°,用弧度表示就是π,這個角度是和三角形的形狀和大小無關的。進而就能發(fā)現(xiàn),任何一個凸n邊形的內角和為(n-2)π,這說明凸多邊形的內角和是由邊數(shù)的多少決定的,也和形狀、大小等因素無關。把這個理論推廣到空間中若干個多邊形圍成的凸多面體,又有怎樣的性質呢? 歐拉首先選擇了幾個形狀簡單的多面體進行推理,并將觀察所得進行了歸納總結,他發(fā)現(xiàn)這些多面體的面角和是由多面體的頂點數(shù)決定的。歐拉又把這個猜想進一步推廣,就得到了V-E+F=2的最終結論。 事實上,歐拉多面體公式的證明方法有很多種,比如數(shù)學歸納法,球面幾何法等。 歐拉是一位不折不扣的數(shù)學天才。但是他的非凡成就也和他對數(shù)學的熱愛有關。在歐拉人生的最后7年,他雙目完全失明,但是仍然留下了大量數(shù)學遺產。這或許更能說明,為什么數(shù)學史上能留下那么多經典的歐拉公式吧。 |
|
來自: 昵稱11935121 > 《未命名》