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数学奇迹:愈接近e,乘积愈大!

时间:2023-10-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:在前面的章节中,我们提到了48位、61位、102位,甚至260位的对数“巨人”,它们都是以e作为底的对数。此外,数e还经常出现在我们意想不到的地方,比如下面的题目:把数a分成若干份,要使每一份的乘积最大,该如何分呢?利用高等数学的知识可以证明:当所分的每份与e最接近的时候,所得的乘积最大。

数学奇迹:愈接近e,乘积愈大!

上一节我们得出了一个数字:2.7183……,这是一个无理数。在高等数学中,这个数字的作用很大,通常把它记为e,并用下面的级数来计算它的近似值:

在上节关于存款按照复利方式增长的例子中,我们知道e就是式子(1+1/n)n

在n趋于无穷大时的极限值。

鉴于很多无法赘述的原因,我们把e作为自然对数的底,这是很方便的。很早以前就有了自然对数表,并在科学技术中发挥了重要的作用。在前面的章节中,我们提到了48位、61位、102位,甚至260位的对数“巨人”,它们都是以e作为底的对数。

此外,数e还经常出现在我们意想不到的地方,比如下面的题目:

把数a分成若干份,要使每一份的乘积最大,该如何分呢?

我们之前已经分析过,如果一组数的和为定值,要想使它们的乘积最大,这组数中的每个数必须相等。显然,这里的a分成的每一份都相等,那么该分成多少份呢?利用高等数学的知识可以证明:当所分的每份与e最接近的时候,所得的乘积最大。

比如,假设a等于10,该如何分呢?前提是每一份都相等。我们可以先求出e除a的商,即:

我们不可能把一个数分成3.678……份,只能取最接近这个数的整数,也就是4。所以,分成的每一份就是10/4,也就是2.5,这时各项乘积最大,这4份的乘积是:

2.54=39.0625

结论是否正确呢?我们来验证一下。如果把10分成3份或5份,得到的乘积分别是:

它们都比前面的结果小。

如果a等于20呢?此时,就必须分成相等的7份,因为:(www.xing528.com)

如果a是50,应该分成18份;如果a是100,应该分成37份。因为:

不仅在数学领域,在物理学、天文学和其他领域中,数e都发挥着重要的作用。比如,在下面的这些问题中,经常会用到数e:

●气压随高度不同而变化的公式

●欧拉公式

参见《星际旅行》一书。

●物体的冷却规律

●放射性元素的衰变

●地球的年龄

●摆锤在空气中的摆动

●计算火箭速度的奥尔科夫斯基公式

●线圈中的电磁振荡

●细胞的增殖

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