E (константа)

e, познат као Ојлеров број или Неперова константа, основа је природног логаритма и један од најзначајнијих бројева у савременој математици, поред неутрала сабирања и множења 0 и 1, имагинарне јединице број i и броја пи. Осим што је ирационалан и реалан, овај број је још и трансцедентан. До тридесетог децималног места, овај број износи:

e ≈ 2,71828 18284 59045 23536 02874 71352...

График једначине ${\displaystyle y=1/x.}$ Овдје је e јединствени број већи од 1, што чини осенчену површину једнаком 1.

То је основа природних логаритама. То је граница (1 + 1/n)ⁿ како се n приближава бесконачности, израз који се јавља у проучавању сложеног интереса. Такође се може израчунати као збир бесконачног низа

$${\displaystyle e=\sum \limits _{n=0}^{\infty }{\frac {1}{n!}}=1+{\frac {1}{1}}+{\frac {1}{1\cdot 2}}+{\frac {1}{1\cdot 2\cdot 3}}+\cdots .}$$

То је такође јединствени позитивни број a такав да график функције y = a^x има нагиб од 1 на x = 0.

(природна) експоненцијална функција f(x) = e^x је јединствена функција f која је једнака сопственом изводу и задовољава једначину f(0) = 1; стога се e такође може дефинисати као f(1). Природни логаритам, или логаритам бази e, је инверзна функција природној експоненцијалној функцији. Природни логаритам броја k > 1 може се директно дефинисати као површина испод криве y = 1/x између x = 1 и x = k, у ком случају је e вредност k за коју је ова површина једнака један (погледајте слику). Постоје разне друге карактеристике.

Број e се понекад назива Ојлеровим бројем (не треба га мешати са Ојлеровом константом ${\displaystyle \gamma }$), по швајцарском математичару Леонхарду Ојлеру, или Напијеровом константом, по Џону Напијеру.^[1] Константу је открио швајцарски математичар Јакоб Бернули док је проучавао сложену камату.^[2][3]

Број e је од великог значаја у математици,^[4] поред 0, 1, π и i. Свих пет се појављују у једној формулацији Ојлеровог идентитета и играју важне и понављајуће улоге у математици.^[5][6] Као и константа π, e је ирационално (то јест, не може се представити као однос целих бројева) и трансцендентно (то јест, није корен ниједног полинома различитог од нуле са рационалним коефицијентима).^[1]

Дефиниције

Број e се може представити као:

1. Гранична вредност бесконачног низа:

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

2. Сума бесконачног низа:

   ${\displaystyle e=\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {1}{n!}}={\frac {1}{0!}}+{\frac {1}{1!}}+{\frac {1}{2!}}+{\frac {1}{3!}}+{\frac {1}{4!}}+\cdots }$

   Где је ! факторијел n.

3. Позитивна вредност која задовољава следећу једначину:

   ${\displaystyle \int _{1}^{e}{\frac {1}{t}}\,dt={1}}$

   Може се доказати да су наведена три исказа еквивалентна.

4. Овај број се среће и као део Ојлеровог идентитета:

   ${\displaystyle e^{\mathrm {i} \cdot \pi }=-1}$

Историја

Прве референце на константу објављене су 1618. године у табели додатка дела о логаритмима Џона Напијера. Међутим, ово није садржало саму константу, већ једноставно листу логаритама за основу ${\displaystyle e}$. Претпоставља се да је табелу написао Вилијам Оутред.^[3]

Откриће саме константе приписује се Јакобу Бернулију 1683,^[7][8] који је покушао да пронађе вредност следећег израза (који је једнак e):

${\displaystyle \lim _{n\to \infty }\left(1+{\frac {1}{n}}\right)^{n}.}$

Прва позната употреба константе, представљене словом b, била је у преписци Готфрида Лајбница са Кристијаном Хајгенсом 1690. и 1691. године.^[9] Леонхард Ојлер је увео слово e као основу за природне логаритме, пишући у писму Кристијану Голдбаху 25. новембра 1731.^[10][11] Ојлер је почео да користи слово e за константу 1727. или 1728. године, у необјављеном раду о експлозивним силама у топовима,^[12] док је прво појављивање e у једној публикацији било у Ојлеровој Механици (1736).^[13] Иако су неки истраживачи користили слово c у наредним годинама, слово e је било чешће и на крају је постало стандардно.

Референце

1. Weisstein, Eric W. „e”. mathworld.wolfram.com (на језику: енглески). Приступљено 2020-08-10.
2. Pickover, Clifford A. (2009). The Math Book: From Pythagoras to the 57th Dimension, 250 Milestones in the History of Mathematics (illustrated изд.). Sterling Publishing Company. стр. 166. ISBN 978-1-4027-5796-9. Extract of page 166
3. O'Connor, J J; Robertson, E F. „The number e”. MacTutor History of Mathematics.
4. Howard Whitley Eves (1969). An Introduction to the History of Mathematics. Holt, Rinehart & Winston. ISBN 978-0-03-029558-4.
5. Wilson, Robinn (2018). Euler's Pioneering Equation: The most beautiful theorem in mathematics (illustrated изд.). Oxford University Press. стр. (preface). ISBN 978-0-19-251405-9.
6. Posamentier, Alfred S.; Lehmann, Ingmar (2004). Pi: A Biography of the World's Most Mysterious Number (illustrated изд.). Prometheus Books. стр. 68. ISBN 978-1-59102-200-8.
7. Jacob Bernoulli considered the problem of continuous compounding of interest, which led to a series expression for e. See: Jacob Bernoulli (1690) "Quæstiones nonnullæ de usuris, cum solutione problematis de sorte alearum, propositi in Ephem. Gall. A. 1685" (Some questions about interest, with a solution of a problem about games of chance, proposed in the Journal des Savants (Ephemerides Eruditorum Gallicanæ), in the year (anno) 1685.**), Acta eruditorum, pp. 219–23. On page 222, Bernoulli poses the question: "Alterius naturæ hoc Problema est: Quæritur, si creditor aliquis pecuniæ summam fænori exponat, ea lege, ut singulis momentis pars proportionalis usuræ annuæ sorti annumeretur; quantum ipsi finito anno debeatur?" (This is a problem of another kind: The question is, if some lender were to invest [a] sum of money [at] interest, let it accumulate, so that [at] every moment [it] were to receive [a] proportional part of [its] annual interest; how much would he be owed [at the] end of [the] year?) Bernoulli constructs a power series to calculate the answer, and then writes: " … quæ nostra serie [mathematical expression for a geometric series] &c. major est. … si a=b, debebitur plu quam 2½a & minus quam 3a." ( … which our series [a geometric series] is larger [than]. … if a=b, [the lender] will be owed more than 2½a and less than 3a.) If a=b, the geometric series reduces to the series for a × e, so 2.5 < e < 3. (** The reference is to a problem which Jacob Bernoulli posed and which appears in the Journal des Sçavans of 1685 at the bottom of page 314.)
8. Carl Boyer; Uta Merzbach (1991). A History of Mathematics (2nd изд.). Wiley. стр. 419. ISBN 978-0-471-54397-8.
9. Leibniz, Gottfried Wilhelm (2003). „Sämliche Schriften Und Briefe” (PDF) (на језику: немачки). „look for example letter nr. 6”
10. Lettre XV. Euler à Goldbach, dated November 25, 1731 in: P.H. Fuss, ed., Correspondance Mathématique et Physique de Quelques Célèbres Géomètres du XVIIIeme Siècle … (Mathematical and physical correspondence of some famous geometers of the 18th century), vol. 1, (St. Petersburg, Russia: 1843), pp. 56–60, see especially. Fuss, Paul Heinrich (1843). Correspondance mathématique et physique de quelques célèbres géomètres du XVIIIème siècle: Précédé d'une notice sur les travaux de Léonard Euler, tant imprimés qu'inédits et publiée sous les auspices de l'Académie impériale des sciences de Saint-Pétersbourg. стр. 58. From p. 58: " … ( e denotat hic numerum, cujus logarithmus hyperbolicus est = 1), … " ( … (e denotes that number whose hyperbolic [i.e., natural] logarithm is equal to 1) … )
11. Remmert, Reinhold (1991). Theory of Complex Functions. Springer-Verlag. стр. 136. ISBN 978-0-387-97195-7.
12. Euler, Meditatio in experimenta explosione tormentorum nuper instituta. Scribatur pro numero cujus logarithmus est unitas, e, qui est 2,7182817… (English: Written for the number of which the logarithm has the unit, e, that is 2,7182817...")
13. Leonhard Euler, Mechanica, sive Motus scientia analytice exposita (St. Petersburg (Petropoli), Russia: Academy of Sciences, 1736), vol. 1, Chapter 2, Corollary 11, paragraph 171, p. 68. From page 68: Erit enim ${\displaystyle {\frac {dc}{c}}={\frac {dyds}{rdx}}}$ seu ${\displaystyle c=e^{\int {\frac {dyds}{rdx}}}}$ ubi e denotat numerum, cuius logarithmus hyperbolicus est 1. (So it [i.e., c, the speed] will be ${\displaystyle {\frac {dc}{c}}={\frac {dyds}{rdx}}}$ or ${\displaystyle c=e^{\int {\frac {dyds}{rdx}}}}$, where e denotes the number whose hyperbolic [i.e., natural] logarithm is 1.)

Литература

• Maor, Eli; e: The Story of a Number. 978-0-691-05854-2.
• Commentary on Endnote 10 of the book Prime Obsession for another stochastic representation
• McCartin, Brian J. (2006). „e: The Master of All” (PDF). The Mathematical Intelligencer. 28 (2): 10—21. S2CID 123033482. doi:10.1007/bf02987150.
• Aldrich, John; Miller, Jeff. „Earliest Uses of Symbols in Probability and Statistics”.
• Aldrich, John; Miller, Jeff. „Earliest Known Uses of Some of the Words of Mathematics”. In particular, the entries for "bell-shaped and bell curve", "normal (distribution)", "Gaussian", and "Error, law of error, theory of errors, etc.".
• Amari, Shun-ichi; Nagaoka, Hiroshi (2000). Methods of Information Geometry. Oxford University Press. ISBN 978-0-8218-0531-2.
• Bernardo, José M.; Smith, Adrian F. M. (2000). Bayesian Theory. Wiley. ISBN 978-0-471-49464-5.
• Bryc, Wlodzimierz (1995). The Normal Distribution: Characterizations with Applications. Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-97990-8.
• Casella, George; Berger, Roger L. (2001). Statistical Inference (2nd изд.). Duxbury. ISBN 978-0-534-24312-8.
• Cody, William J. (1969). „Rational Chebyshev Approximations for the Error Function”. Mathematics of Computation. 23 (107): 631—638. doi:10.1090/S0025-5718-1969-0247736-4 .
• Cover, Thomas M.; Thomas, Joy A. (2006). Elements of Information Theory. John Wiley and Sons.
• de Moivre, Abraham (1738). The Doctrine of Chances. American Mathematical Society. ISBN 978-0-8218-2103-9.
• Fan, Jianqing (1991). „On the optimal rates of convergence for nonparametric deconvolution problems”. The Annals of Statistics. 19 (3): 1257—1272. JSTOR 2241949. doi:10.1214/aos/1176348248 .
• Galton, Francis (1889). Natural Inheritance (PDF). London, UK: Richard Clay and Sons.
• Galambos, Janos; Simonelli, Italo (2004). Products of Random Variables: Applications to Problems of Physics and to Arithmetical Functions. Marcel Dekker, Inc. ISBN 978-0-8247-5402-0.
• Gauss, Carolo Friderico (1809). Theoria motvs corporvm coelestivm in sectionibvs conicis Solem ambientivm [Theory of the Motion of the Heavenly Bodies Moving about the Sun in Conic Sections] (на језику: латински). Hambvrgi, Svmtibvs F. Perthes et I. H. Besser. English translation.
• Gould, Stephen Jay (1981). The Mismeasure of Man (first изд.). W. W. Norton. ISBN 978-0-393-01489-1.
• Halperin, Max; Hartley, Herman O.; Hoel, Paul G. (1965). „Recommended Standards for Statistical Symbols and Notation. COPSS Committee on Symbols and Notation”. The American Statistician. 19 (3): 12—14. JSTOR 2681417. doi:10.2307/2681417.
• Hart, John F.; . (1968). Computer Approximations. New York, NY: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-88275-642-4.
• Hazewinkel Michiel, ур. (2001). „Normal Distribution”. Encyclopaedia of Mathematics. Springer. 978-1556080104.
• Herrnstein, Richard J.; Murray, Charles (1994). The Bell Curve: Intelligence and Class Structure in American Life. Free Press. ISBN 978-0-02-914673-6.
• Huxley, Julian S. (1932). Problems of Relative Growth. London. ISBN 978-0-486-61114-3. OCLC 476909537.
• Johnson, Norman L.; Kotz, Samuel; Balakrishnan, Narayanaswamy (1994). Continuous Univariate Distributions, Volume 1. Wiley. ISBN 978-0-471-58495-7.
• Johnson, Norman L.; Kotz, Samuel; Balakrishnan, Narayanaswamy (1995). Continuous Univariate Distributions, Volume 2. Wiley. ISBN 978-0-471-58494-0.
• Karney, C. F. F. (2016). „Sampling exactly from the normal distribution”. ACM Transactions on Mathematical Software. 42 (1): 3:1—14. S2CID 14252035. arXiv:1303.6257 . doi:10.1145/2710016.
• Kinderman, Albert J.; Monahan, John F. (1977). „Computer Generation of Random Variables Using the Ratio of Uniform Deviates”. ACM Transactions on Mathematical Software. 3 (3): 257—260. S2CID 12884505. doi:10.1145/355744.355750.
• Krishnamoorthy, Kalimuthu (2006). Handbook of Statistical Distributions with Applications. Chapman & Hall/CRC. ISBN 978-1-58488-635-8.
• Kruskal, William H.; Stigler, Stephen M. (1997). Spencer, Bruce D., ур. Normative Terminology: 'Normal' in Statistics and Elsewhere. Statistics and Public Policy. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-852341-3.
• Laplace, Pierre-Simon de (1774). „Mémoire sur la probabilité des causes par les événements”. Mémoires de l'Académie Royale des Sciences de Paris (Savants étrangers), Tome 6: 621—656. JSTOR 2245476. Translated by Stephen M. Stigler in Statistical Science 1 (3), 1986: .

Спољашње везе

• The number e to 1 million places and NASA.gov 2 and 5 million places
• e Approximations – Wolfram MathWorld
• Earliest Uses of Symbols for Constants Jan. 13, 2008
• "The story of e", by Robin Wilson at Gresham College, 28 February 2007 (available for audio and video download)
• e Search Engine 2 billion searchable digits of e, π and √2