Tallet e

Det naturlige tallet e (Eulers tall, Napiers konstant) er grunntallet i naturlige logaritmer. På samme vis som tallet pi ( π), så er e irrasjonal (kan ikke skrives som en brøk av to heltall), og transcendental (er ikke rot i polynom med rasjonale koeffisienter).

e=  2.71828182845904523536028747135266249.... 

Tallet e er summen av en uendelig rekke hvor fakultetsfunksjonen n! inngår:

\(e= \displaystyle\sum_{n=0}^\infty \frac{1}{n!}\)

Eulers tall inngår som grenseverdi:

\(e=\lim\limits_{n \to \infty}\left(1 + \frac{1}{n}\right)^n\)

Grenseverdi Eulerstall

Funksjonen nærmerer seg asymptotisk til Eulers tall e.

Tallet e som grenseverdi:

\(e= \lim\limits_{x \rightarrow 0}\left(1+x\right)^{\frac{1}{x}}\)

Eulers tall

Kurven går mot tallet e når x → 0. 

Euler frimerke

Eulers tall er også arealet mellom x-aksen og kurven y=1/x integrert mellom 1 og e.

\(\displaystyle\int_1^e \frac{1}{x}dx=1\)

Eulers tall

Intgralet av funksjonen y= 1/x fra 1 til e er lik 1.

Fakultetsfunksjonen n! stiger meget raskt med økende n, men Stirlings formel gir en asymptotisk tilnærming til fakultetsfunksjonen, og i denne inngår både e og π:

\(n!\approx \sqrt{2 \pi n}\left(\frac{n}{e}\right)^n\)

Sterlings formel

Fakultetsfunksjonen x! stiger meget rast med x, men Sterlings formel gir et godt estimat. 

Euler frimerke'

Vi har også grenseverdien e når n går mot uendelig i funksjonen vist nedenfor:

\(e= \lim\limits_{n \to \infty}\frac{n}{^n\sqrt{n!}}\)

Eulers tall

Den naturlige logaritmefunksjonen:

\(f(x)=\ln(x)\)

for e på x-aksen finner man at ln(e)=1Eulers tall

Logaritmefunksjonen med e som grunntall y= ln x, hvor ln(e)= 1. Logartimefunksjonen og eksponentialfunksjonen er inverse funksjoner. 

Den deriverte av eksponentialfunksjonen er lik funksjonen selv:

Eksponentialfunksjonen og dens deriverte

Eksponentialfunksjonen ex og dens deriverte er gir samme funksjon. 

\(\frac{d}{dx}e^x= e^x\)

Derfor vil integralet av eksponentialfunksjonen være:

\(\int e^x dx=e^x + C\)

For differensialligningen:

\(\frac{dx}{dy}= y\)

så vil Cex være en løsning, hvor C er en integrasjonskonstant.

Vi finner e som maksimalpunktet for funksjonen:

\(f(x)= ^x\sqrt{x}\)

Tallet e som maksimumspunkt

Eksponentialfunksjonen kan uttrykkes som et Taylor-rekke:

\(e^x =\displaystyle\sum_{n=0}^\infty \frac{x^n}{n!}= 1 + \frac{x}{1!}+ \frac{x^2}{2!}+ \frac{x^3}{3!}+ \dots \)

Ved å sette inn Taylor-rekke for sin(x) og cos(x) kan man utlede Eulers formel:

\(e^{i\pi}= \cos x + i\sin x\)

For x=e får vi:

\(e^{i\pi}= -1\)

For de komplekse tallene kan vi se at:

\(\ln(-1+0i)= i\pi\)

Tilbake til hovedside

Publisert 25. des. 2019 09:19 - Sist endret 26. des. 2019 15:22