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数学史话之e的故事

昨天我们讲了圆周率π的故事,今天再来讲讲自然底数e的故事。相对于大家都知道的圆周率π,自然底数e知道的人可能就会少很多了,但如果你是一个从事金融行业的人的话,这个数字会伴随你工作的始终。今天科普君就来跟大家聊聊这个e。

e

e是一个自然常数,约等于2.7182818284……,跟π一样,它又是一个无理数。要想了解e,我们就得从古希腊开始说起。古希腊时代是一个科学、哲学大爆炸的时代,无数著名的科学家如璀璨的新星耀眼夺目:赫拉克利特、毕达哥拉斯、德谟克利特、苏格拉底、亚里士多德、欧几里得等等,他们在各自的领域里面都取得了开创性的成果。古希腊人把自然的概念引入到社会领域,来分析社会中的现象和规律,比如亚里士多德就曾经激烈地抨击借贷,他认为在所有赚钱的方法中,利息是最不自然的。以自然作为基础,会比人为强制规定作为基础更稳定和可靠。比如英尺(foot)的长度是根据人的脚长来规定的,就很不可靠,但是海里的长度是地球周长的一角分的长度,就非常接近自然。

海里的定义

现在我们再从古希腊往前,来到7000年前的苏美尔时代。苏美尔人是第一个发明利息的人。在苏美尔文字中,利息的单词mas原意就是牲畜的幼崽,随着时间的推移,利息的含义跟牲畜渐渐脱离的关系,这和汉字中的货币、财产等词中都含有“贝”字是一样的,因为3000多年前的夏商时代,海贝壳就是作为流通的货币使用的。

埃什嫩那法典

可是说了半天利息,跟e有什么关系呢?不要急,现在就来。我们假设你在银行存了1元钱,银行对你非常好,好到逆天,年利率达到100%,银行一年结一次帐,一年后,你的存款余额就等于本金+利息,变成了2元。

这时候银行说咱们半年一结吧,于是一年后你的存款余额是本金+利息,变成了2.25元。

银行又说咱们一季度一结吧,于是你年底的余额约为2.37。

假如这时候银行人(sang)品(xin)爆(bing)发(kuang),每天一结,这样下来,一年后你的余额约为2.71456748202元,那如果银行每一秒都给你结息呢,全年下来约为2.7182817813元,费了这么半天劲,一年下来也没多挣多少钱啊。没错,1元存1年,在年利率100%的情况下,无论怎么利滚利,它的余额都有一个无法突破的天花板,这个天花板就是e。

好了,停止你的意淫吧,银行是不可能每秒返利的,利率也不可能是100%的。我们还是继续看e的故事吧。

16、17世纪的时候,随着大航海时代的到来,远洋贸易变得日益频繁。船只在海上的位置需要通过经纬度来确定,纬度很好确定,人们通过测量北极星的仰角,来推算出船只所在的纬度,但是经度就很难确定了,因为没有东极星或者西极星来给你确定位置。在茫茫大海上,如果无法确定船只的位置,代价会是极为高昂的。1714年,英国悬赏2万英镑(相当于现在的2000多万人民币)来寻求精确测定经度的方法。在寻找测定经度的方法的过程中,对数被发明出来了。

约翰 纳皮尔 对数发明人

对数中最常用的底数分别是10、2和e。以10为底数是因为我们采用的是十进制,所以以10为底的对数lgx最常用、最方便,所以叫常用对数。以2为底数是因为2倍或者成倍式的增长,即2^x,是我们日常生活中最简单的指数式增长,所以它的逆运算,lbx也比较常见。虽然这两个对数都很方便人的需要,但是在数学中它都不是自然的。用e做底数的对数表示方式lnx才是最自然的,这个我们在前面说利息中的e时就曾经拿π做过对比。对于一个完美的圆来说,π是自然的,因为它是圆本身的属性,对于一个最快速的指数增长来说,e是自然的,因为它是指数增长本身的属性。而科学家们发现,在做数学分析的时候用e作为底数的对数lnx做计算,形式最简约、最完美。对于数学家来说,最简的就是最美的,这个倒有点符合东方道家的审美“大道至简”。

2004年Google公司上市的时候,创始人Larry Page和Sergey Brin决定上市融资的总额为2718281828美元,这正好是e的前十位数字。因为他们两人都精通数学,喜欢e的自然之美,也希望公司能像ex一样,实现指数型的高速增长。

Google公司上市

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