常数e的计算数学E排第二总是可以的。我觉得把第一个常数给π没问题。E之所以这么牛逼,是因为在数学中,函数ex只有一个,无论你怎么求导都不会变。高一学生第一次接触
常数e的计算
数学E排第二总是可以的。我觉得把第一个常数给π没问题。
E之所以这么牛逼,是因为在数学中,函数ex只有一个,无论你怎么求导都不会变。高一学生第一次接触E是在自然对数中使用,使用频率不高;高二学生学过导数(高等数学导论),E无数次进入我们的幻境(有的人是梦,有的人是噩梦);如果你有幸在大学读书,即使你是文科生,这个常数也是经常被访问的。
那么,E是多少?这个问题有三种答案。
第一种解,e=2.7。为什么?我不知道。书上是这么说的。其实这种理解对于考试来说已经足够了。大多数人离开数学半年后就忘记了这个数字,但曾经蹲在一个战壕里的他们,依然是熟悉的面孔。
第二种解决方案,使用
计算,这是常数e的定义。
根据这个定义,我们可以用
来计算,显然x越大,计算结果越准确。我们列出一些操作如下
x
e
一个
2
2
2.25
三
2.37037037
10
2.59374246
50
2.691588029
100
2.704813829
150
2.709275911
200
2.711517123
250
2.712865123
300
2.713765158
350
2.714408711
名流
2.714891744
450
2.715267655
500
2.715568521
1000
2.716923932
2000
2.717602569
3000
2.71782892
从上面的计算可以看出,E的计算其实是一个递增的过程。当计算到x=450时,计算结果只能保证小数点后两位的精度。当x=3000时,只有两位小数是准确的。这种方法得到的E只能说理论上是正确的,但是效率很低。
第三种解法,我们尝试研究是否可以用我们已经知道的运算来代替。有哪些我们已经知道的操作?多项式。如何用多项式计算E?我们来设定一个函数。
我们可以得到
所以我们得到另一个公式来计算E!试着用这个公式计算。
n
n!
e
0
一个
一个
一个
一个
2
2
2
2.5
三
六
2.666666667
四
24
2.708333333
五
120
2.716666667
六
720
2.718055556
七
5040
2.718253968
八
40320
2.71827877
九
362880
2.718281526
10
3628800
2.718281801
11
39916800
2.718281826
12
479001600
2.718281828
第三种方法显然强大得多。当n=5时,我们可以得到两个精确数,当n=9时,我们可以得到四个精确数。会编程的同学可以很快得到3000个准确数字。
题外话:写文章介绍一个常数E的计算其实没有太大的实际意义,因为我们实际估算的时候,E有三位小数就够了,那么方法三的值是多少呢?
我们发现在计算e的过程中可以得到一个非常有趣的结论。
这个公式太好用了,我们可以用一个多项式代替一些无法计算的函数!如果你能理解这个结论,那么恭喜你,你注定大学高数不及格。
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