首先,你一定见过这个著名的方程:
这个方程真的很奇妙,因为它集合了:
e (欧拉数)
i (单位 虚数)
π (大名鼎鼎的 pi,一个在很多不同领域都出现的数)
0 和 1(也是不凡的数!)
这方程其实源自欧拉公式:
eix = cos x + i sin x
以 x = π,我们得到:
故此,eiπ + 1 = 0 只不过是更有用的欧拉公式的一个特例。
在大约公元1740年时,数学家都对 虚数很有兴趣。
虚数的平方是负数
通常这是不可能的(试试去取任何数的平方,记着负负得正),但想象你可以做得到,并叫这个数为 i(英语字“imaginary”(想象)的第一个字母),然后看看会有什么发生:
i2 = -1
有一天,欧拉在用虚数玩耍(!),他拿这个泰勒级数 (在当时已经发现了):
他把 i 代进去:
因为 i2 = -1,级数简化成:
把含有 i 和没有 i 的项分开,我们得到:
奇迹出现……
第一组是 cos 的 泰勒级数
第二组是 sin 的泰勒级数
故此:
答案是实数与虚数的组合,叫 复数。
我们甚至可以在 复数平面 画出这个数(实数从左到右,虚数从下到上):
在这图我们显示 −0.990 + 0.141 i 这个复数这数也是 e3i
把欧拉公式放到图上便会形成一个圆形:
eix 形成一个半径是 1 的圆形
我们可以把任何点(例如 3 + 4i)变成 reix 的格式(只需找到 x 的值和圆形的半径,r)
例子:3 + 4i
把这复数转换为 reix的格式,我们要转换笛卡尔坐标为极坐标:
所以 3 + 4i 也可以是 5e0.927 i
在很多情况下,用reix这个格式(例如乘法)比用 a+bi 容易
最后,这个点是 eiπ(刚才在页顶讲的):
eiπ = −1
.