数学的由来,数学里的自然底数e是怎么来的?

2023-08-23 13:10:03 59阅读

数学的由来,数学里的自然底数e是怎么来的?

答:自然对数e的数学定义,前面的回答者已经说得很清楚了,我来讲一下他的历史来源吧,自然对数e和航海时代分不开。

要想了解自然对数的发现史,我们需要来到15世纪末,如果你还记得大型纪录片《大国崛起》,应该记得第一集讲的《海洋时代》西班牙和葡萄牙的崛起。

数学的由来,数学里的自然底数e是怎么来的?

这时候,航海遇到一个非常大的难题,就是在海上如何确定所在经度(维度很容易测量,指南针指向和太阳升起的夹角就能计算维度),英国也遇到了同样的难题,还专门成立了格林尼治天文台,来专门研究海上的精度确认问题,如今这是本初子午线的划分地。

几个海洋国家,历经100多年的研究,都没有很好的办法在海上确认经度,以致无数航海家在大海中迷失方向,然后葬身海底。

最终,他们把希望寄托于天文学家,因为星空就是上帝创造的最佳路标,这使得天文学事业蓬勃发展,近代实验科学奠基人——伽利略,也加入了其中,但天文学家都遇到了一个非常大的难题,天文学引出大量复杂计算,大多和指数相关,这耗尽了天文学家大量时间,有时候就为了一个结果,甚至会耗费几个月的时间,以致伽利略说道:"给我空间、时间和对数,我就能创造宇宙"。

这激起了数学家们,对指数算法的研究,算法学家意识到,指数的逆运算有着奇特的性质,即对数运算:

loga^b=bloga,log(a*b)=loga+logb;

复杂的指数运算,居然可以转化为相应对数的乘法,甚至乘法也可以转化为加减法运算,这能大大降低计算的复杂度,也将产生一个重要的计算工具——对数表。

我们只需要编制一个对数表,就可以简化实际中遇到的任何复杂运算,,比如我们需要计算1.1234^1.6789的值……

我们只需要编制一个对数表,就可以简化实际中遇到的任何复杂运算,比如我们需要计算1.1234^1.6789的值(当然,现在有计算器,我们无需去做这种无意义的存计算);常规方法很难处理,如果我们有指数表的话,只需要查询log1.1234=0.091491,计算log1.1234^1.6789=1.6789log1.1234=0.153604;

然后用对数表,反向查询0.153604对应对数值,那么1.4243就是我们需要的结果,即1.1234^1.6789=1.4243.

这样就把十分复杂的指数运算,转化成相对简单的乘法运算,如果你还觉得复杂,你甚至可以进一步把乘法转化成加法运算。

数学家进一步的研究,发现该对数表有两个特点:

1、 我们运算的结果不依赖于对数表所取底数值,但是底数值的选取,决定了对数表的编制难度;

2、 任何指数和乘方运算,都可以转化成0~1之间的对数运算,所以我们需要6位精度的运算,只需要编制0.000001~0.999999的对数表即可。

数学家首先想到的,当然就是10为底的对数,但这会遇到什么问题呢?看下表:

以10为底,在没有计算器的年代编制对数表,计算的a值好像并不简单,涉及10的非整数次方。

不过数学家有办法解决,利用指数运算的性质,如果我们使用10^10000作为底数,就不会出现非整数次方了,如下表:

但另外的问题出现了,随着对数值b的增大,我们得到a的值将以指数增加,相邻值间的距离太大,比如b=0.2017时,a的值将达到10^2017,这是很糟糕的结果。

那有没有处理办法呢?

显然对于底数为m^n,n取得越大,越利于后面的计算,要使得计算结果不要太大,就要减小m的取值,但m不能无限小,m要在1附近,这样以(m^n)作为底数,才能使得对数值在合适范围内,比如底数取0.999999或者1.000001。

那么对底数的选取,就转化成(1+m)^n,进一步研究还能发现,如果m和n互为倒数,可以进一步简化计算,那么对底数的选取,就成了这种形式:

其中n取得越大越,对数表的精度越高,比如计算底数为(1+0.00001)^10000值为0.2017的对数,就成了计算1.00001^2017的值,如果你记得指数运算的一个技巧的话,你可以很快知道,这个值大约为1+0.0001*2017=1.2017,实际上这个值是1.2235,两者相对误差是2%,我们仅凭心算就得到了如此高的精度。

而对于算法学家来说,每增加一个误差项就可以进一步提高精度,直到满足自己需求为止,看来我们的路是走对了。

看到这里,大家是不是看出了自然对数的影子!

如果有人觉得,这时候提出自然对数应该是理所当然的,那么他肯定是把中学生的"理所当然"和婴儿的"理所当然"弄混淆了。

1614年,英格兰数学家纳皮尔(John Napier,1550~1617)出版了《奇妙的对数定律说明书》,书中他首次提出对数概念,并编制了史上第一张对数表,他使用的底数就是(1+1/10^7)^10^7。

过了2年(1616),伦敦的另外一位数学家布里格斯(Briggs Henry,1561-1630),特意来拜访纳皮尔,给他的对数表改进提了建议,可惜的是纳皮尔第二年(1617)就去世了,不过布里格斯继承了纳皮尔的工作,他把纳皮尔对数表的底数改成了10,并制作了精度达14位的对数表,这也耗费了他8年的时间。

到了这里,其实我们离自然对数的提出,还差100多年呢!期间虽然有其他数学家看到了自然对数的影子,但没有谁能抓住那影子。

比如牛顿在1665年对1/(1+x)的二项式展开中,首先得到了自然对数的级数;莱布尼兹在1690年给惠更斯的信中,也提到了这个常数,莱布尼兹用b表示;但他们对这个数的认识还不够深。

直到17世纪,瑞士数学家欧拉,才看穿这个常数的秘密,1730年,欧拉正式定义了自然对数,指出指数运算和对数运算互为逆运算,并用e来表示自然对数,推广了e的使用,所以自然对数也叫做"欧拉常数"。

至此,自然对数登上数学大舞台!人们随后才发现什么复利计算,什么自然增长……居然和这个常数密切相关,其地位也和圆周率不分上下。

好了,我的答案就到这里,内容取自我之前的两篇文章《自然对数的发现史!e何称欧拉常数?原来它的发现历经200多年!》和《自然对数的发现史!伽利略:给我空间、时间和对数,我能创造宇宙》。

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为什么不能把它发展成像高数一样的一门学科呢?

已经有一门数学理论和易经相对应了——模糊数学。

易经用阴阳概念把宇宙万物分为两类。阴中又分为阴中有阳,如:水为阴,而热水又属于阴中之阳。类似万物可分也,按易经的计算理论就可以计算出各种问题了。

阴阳划分本身就是个模糊数学问题:水热到什么程度就是热水了?多少度的水属于阳?也许30℃的?也许31℃?但1℃的水基本上不会被认为是热水。

但在北极,1℃的水可能是热水,这就是易经复杂的环境变量问题,变化无穷。这也是一千个人学易经,就有一千个预测结果的原因,道行深的人考虑的环境变量不一样。

在模糊数学里,其实就是一个【隶属度】划分。

另外,易经常常用来预测。这个和贝叶斯逆向概率论有很大关联。比如:易经推测明天八成下雨。并不是说10个平行宇宙的明天中有8个在下雨,而是明天下雨的可能性非常大,但明天不下雨也是准确的推测结果。

易经和已经存在的模糊数学、统计学都有着直接关联,但懂易经的却大概率不懂数学,而懂数学的又不懂易经,导致易经无法被准确科学化。非常可惜。

可惜在哪里?人工智能就是一个统计学原理的产物。比如:如何识别一个宠物是猫而不是狗?统计一万个猫的特征,符合度越高的就是猫。AI就能工作了。

易经假如能被数学化,就能使AI智能提高一个数量级,易经的算法毕竟是成熟的,有效的,领先西方的。

发几张我的画,蹭个热度[耶][耶]

可以主要靠自己考到120以上吗?

谢邀!

对于你这个问题我觉得是有可能做到但很难。

综合考虑自己的能力

数学成绩不是仅仅靠老师就可以提升的,很大的程度是取决于自己的能力,看自己是否具备独立思考和总结的能力。

说简单点:数学题无非就是几大题型的不停变换,掌握每一种题型的解法,再仔细自己的计算不要出差错,一般情况下是没有什么大问题的。

但实际上:我并不是说数学仅仅靠自己就能够解决的,一个好的数学老师是可以给你在自我摸索的路上提供捷径和方法的。自己班上的数学老师不行,你可以去找其他班的数学老师,反正怎样有利于自己就怎样来。

给你几点建议

倘若你并不是一个自学能力超强的人,一定要去找一个能力超强的数学老师;高中数学不比初中数学那么简单易学,有很多类型的题型是需要老师帮助你总结和归纳的,一个人是比较困难的,更何况120也不算是一个低分了。

自己的老师不行可以找其他班的老师,你坚持去请教一个老师的同时,老师也会被你努力上进的心给感动,一定也会很乐意帮助你的。

举个例子

我高中时期遇到过一件类似的事情,我的数学老师是一个比火箭班的数学老师还优秀的人,这就导致我们班的数学成绩总是和火箭班的平均分相差无几。

可能你会怀疑怎么可能会有这样的事情,你是因为班主任是数学老师,校长也曾想将班主任换到火箭班教学,可班主任重感情,直接拒绝了,所以一直在教我们班。

我是一个从小就很喜欢数学的人,所以数学之于我比其他人更加特别,但更加幸运的是我遇到的数学老师都超级优秀,他们对于数学的教学对我来说都简单有效,乃至于我会一直喜欢这个学科。

火箭班的成绩是普通班无论如何都无法企及的,但是我们班却做到了,这就取决于一个好的老师会给你带来的莫大帮助。

以上是我个人的浅见,希望对你有帮助。

乘法口诀表的来历与用途?

我国九九乘法表起源甚早。至迟于春秋鲁桓公时已有九九,成书于春秋战国间的《管子》, 书中提到“安戏作九九之数以应天道”。

在战国时代,九九口诀已经相当流行,诸子著作如《荀子》 等已把乘法口诀的文句作为科学上的论证来引用了。我国古代的乘法口诀(乘法表)是从“九九八十一”起到“二二如四”止,它的顺序和后世 的口诀相反。口诀的开始两个字是“九九”,古人就用“九九”作为乘法口诀的简称。现代的“九九”乘法口诀,是从一到九每两数相乘而成,如…… 公元前256年春秋战国时期+2000年共计2256年的今天,四大运算的口诀全部问世,出现在《中华经算》一书中。 九九乘法口诀表起源于我国,首著《管子》一书;2256年后,填补了加减和除法之空白的又是我国。《中华经算》一书的问世“以顺天意”,也提高了中国人在数学领域里的国际地位。

九九乘法口诀最早是由中国人发明。在诸子百家的《荀子》、《管子》、《淮南子》等古籍中,都能找到“三九二十七”、“六八四十八”、“四八三十二”等口诀。

但是古代的乘法口诀和现代的有所不同。古代的九九乘法口诀又称“小九九”,它的排列顺序与现在的正好相反,是从“九九八十一”开始,到“二二得四”结束,因为乘法口诀的开头的两个字是“九九”,所以人们简称它为“九九”。大约到了十三四世纪的时候,数学家们认为“九九八十一”到“二二得四”不符合数学上的从小到大的排列顺序,所以才改过来变为“二二得四”到“九九八十一”,另外又加上了“一一得一”这一行,一直沿用到现在。

lim在数学中的由来?

lim

lim是一种数学术语,表示极限(limit)。由1786年瑞士数学家鲁易理(Lhuillier)首次引入。 极限是微积分中的基础概念,它指的是变量在一定的变化过程中,从总的来说逐渐稳定的这样一种变化趋势以及所趋向的值(极限值)。

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