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欧拉公式完美吗?
《一瓣心香》(节选): 欧拉公式完美吗?
——日记《数学在哪?》追述
易亚苏
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(一)欧拉公式
欧拉公式:
欧拉公式被誉为最完美的数学公式,因为1.自然对数的底e含在其中;2.最重要的常数π含在其中(提示π作为常数是十进制数);3.最重要的虚数单位i含在其中;4.最重要的运算符号+(加号)含在其中;5.最重要的关系符号=(等号)含在其中;6.最重要的两个实数0和1也含在其中。如果真是如此,说它是最完美的数学公式,可谓当之无愧。
(二)欧拉公式推导
欧拉公式真的完美吗?
说一简单命题:大于零的数的任意次方大于零。
如果a>0,n为任意数,那么a^n>0。
将欧拉公式e^iπ+1=0进行简单移项,e^iπ=-1。欧拉公式中,e>0,那么e^n>0。于是您会发现一个问题,e^iπ大于零吗?e^iπ= -1成立吗?

数学的熏陶让我们明白,一个数的负次方即为这个数的正次方的倒数。大于零的数的任意次方——无论是正次方、还是负次方——其得数皆是大于零的。怎样理解自然对数的底e的虚数次方问题?回顾一下欧拉公式的推导过程。
欧拉公式推导部分过程:

小结:大于零的数的任意次方大于零(本日记命题);e大于零,e的任意次方不可能等于-1,故欧拉公式某些表达式存在严重漏洞。
(三)欧拉公式推导存在问题及原因
关注以上“欧拉公式推导部分过程”(2)、(3)和(4),您会发现问题原因所在。从(2)到(4):
一是存在数学进制的随意混用。在欧拉公式中,作为e的iπ次方的π是常数,为十进制;而cosπ和sinπ中π使用180°进行运算,为六十进制。欧拉公式推导中进行了两种进制的混用。
二是存在数学概念引用的混乱。实数与虚数是不同的数学概念。发明虚数的人沿用实数的运算法则去运算虚数,却并未证明其运算的合理性与可信度。欧拉公式中e的i虚数次方或180°次方,数学上尚未作定义。
概念不能乱用,概念的乱用往往难以察觉。说话前把概念弄懂,讨论时把概念弄同。数制不可混用,数制的混用时时都在发生。运算前把数制弄清,计算时把数制弄准。
(四)欧拉公式其它表达
莱昂哈德·欧拉(LeonhardEuler),1707年4月15日生于瑞士巴塞尔,1783年9月18日卒于俄国圣彼得堡。欧拉创设了许多数学符号,例如π(1736年)、i(1777年)、e(1748年)、sin和cos(1748年)、tg(1753年)、x(1755年)、Σ(1755年)、f(x)(1734年)等。欧拉是人类最杰出的数学家之一,令人尊敬。
笔者喜欢欧拉公式这样的表达:

这个数学表达式仿佛提醒关注三角函数和虚数的关系,个中或许还隐藏着未来探索的未知或方向。
(推荐参阅《雅俗日记》中《词玉十雕》序列《易经》“数理别论:‘数的美丽悖论’浅陋初知”和《触类旁通》序列《从数的分类看数学未来》)
(五)欧拉公式剖析联想
一流数学家谈说命题(概念清晰的真命题),二流数学家列出等式(形式简明的符号式),三流数学家严谨推证(推导无疵的全过程)。只谈说数学公式美丑的不入流。不假思索的崇媚,无疑是大脑萎缩的一种表现。思考数学公式美丑,不如思考大脑为何萎缩。哲学的美丑皆在内涵,所谓外观的美,充其量只能形容漂亮,谈不上美。
雨后山林,阴凉潮湿的丛林中会有蘑菇生出,而最美丽的蘑菇往往是最有毒的蘑菇。
凭栏望,古人山依在;沟壑纵横已茫茫,雪架天梯何处去。能不忆江南。
二〇一八年十二月七日星期五日记(2),松柏镇,神农架雪
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