自然常數(shù)e菲饼,到底怎么來(lái)的肾砂?

歐拉公式被稱為真正的宇宙第一公式,

歐拉公式的推導(dǎo)宏悦,是將三角函數(shù)復(fù)指數(shù)函數(shù)巧妙地關(guān)聯(lián)了起來(lái)镐确。其中,e?為自然常數(shù)饼煞,i?為虛數(shù)源葫,x則是以弧度為單位的參數(shù)(變量)。


自然常數(shù)e 是一個(gè)奇妙的數(shù)字砖瞧,它是一個(gè)數(shù)學(xué)中的無(wú)理常數(shù)息堂,約等于2.718281828459。

我們是否想過(guò)块促,為啥一個(gè)無(wú)理數(shù)卻被人們稱之為“自然常數(shù)”荣堰?

要了解e 的由來(lái),一個(gè)最直觀的方法是引入一個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)名稱“復(fù)利(Compound Interest)”褂乍。

復(fù)利率法持隧,是一種計(jì)算利息的方法即硼。只要計(jì)算利息的周期越密逃片,財(cái)富增長(zhǎng)越快,而隨著年期越長(zhǎng)只酥,復(fù)利效應(yīng)亦會(huì)越為明顯褥实。

在引入“復(fù)利模型”之前,先試著看看更基本的 “指數(shù)增長(zhǎng)模型”裂允。

假設(shè)你有1元錢(qián)存在銀行里损离,此時(shí)發(fā)生了嚴(yán)重的通貨膨脹,銀行的利率飆到了100%(夸張一下绝编,為了方便計(jì)算)僻澎。如果銀行一年付一次利息貌踏,自然在一年后你可以拿到1元的本金(藍(lán)色圓)和1元的利息(綠色圓),總共兩元的余額】卟現(xiàn)在銀行的年利率不變祖乳,每半年就付一次利息。那么到第六個(gè)月的時(shí)候秉氧,你就能夠提前從銀行拿到0.5元的利息了眷昆。機(jī)智的你會(huì)馬上把這0.5元的利息再次存入銀行,這0.5元的利息也將在下一結(jié)算周期產(chǎn)生利息(紅色圓)汁咏,專業(yè)術(shù)語(yǔ)叫“復(fù)利”亚斋,那么年底的存款余額將等于2.25元。我們可以換個(gè)角度這樣看:即攘滩,每個(gè)結(jié)算(增長(zhǎng))周期為半年帅刊,每半年的利率是50%(或者說(shuō)100%/2),一年結(jié)算兩次利息漂问,且第一次結(jié)算完后厚掷,立馬將利息存入。此時(shí)我們的計(jì)算公式和結(jié)果如下:


年利率不變每四個(gè)月就付一次利息级解!而機(jī)智的你依然一拿到利息就立馬存入冒黑,與半年結(jié)算一次利息類似:即,每個(gè)結(jié)算周期為四個(gè)月勤哗,每四個(gè)月的利率是33.33%(或者說(shuō)100%/3)抡爹,一年結(jié)算三次利息,且前兩次結(jié)算完后芒划,都立馬將所有利息存入冬竟。


最后,發(fā)現(xiàn)年利率雖然沒(méi)有變民逼,但隨著每年利息交付次數(shù)的增加泵殴,年底從銀行拿到的錢(qián)居然也在增加。

那么是不是會(huì)一直增大到無(wú)窮大呢拼苍?

現(xiàn)在假設(shè)笑诅,銀行在保證年利率為100%的前提下連續(xù)不斷地付給存款人利息,存款人天天呆在銀行不走疮鲫,拿到利息就往銀行里存吆你。這樣,所得利息即所謂“連續(xù)復(fù)利”俊犯。

于是我們進(jìn)行一系列的迭代運(yùn)算妇多,我們將看到以下結(jié)果:


?假設(shè)本金為1塊錢(qián)的前提下,只要在年利率保持100%不變的情況下燕侠,不斷地提高利息的結(jié)算次數(shù)者祖,余額就將會(huì)逼近e =2.718281845…

于是得出了高等數(shù)學(xué)微積分里計(jì)算e 的一個(gè)重要極限了:


說(shuō)明了立莉,就算銀行的年利率是100%,再怎么求銀行給你“復(fù)利”七问,年底也不可能得到超過(guò)本金e 倍的余額桃序。

在自然界中,大多數(shù)事物都處在一種無(wú)意識(shí)的連續(xù)增長(zhǎng)的狀態(tài)中烂瘫,對(duì)于一種連續(xù)增長(zhǎng)的事物媒熊,如果它的單位時(shí)間的增長(zhǎng)率為100%,那么經(jīng)過(guò)一單位時(shí)間后坟比,它將變成原來(lái)的e倍芦鳍。

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