[爆卦]自然對數積分是什麼?優點缺點精華區懶人包

為什麼這篇自然對數積分鄉民發文收入到精華區:因為在自然對數積分這個討論話題中,有許多相關的文章在討論,這篇最有參考價值!作者caseypie (吟遊詩人)看板Physics標題Re: [問題] 關於自然對數 e時間Thu...


※ 引述《milkcake (光良的星星)》之銘言:
: 大家好
: 一直以來,不論教科書或paper都很直接的在計算式上引入自然對數e
: 有稍微查過,不過看到的解答只說因為e是自然界中很常看到的數字
: 我想請問的是 是哪邊常看到?
: 而且為啥是一個奇怪的數字2.72而不是5.3之類的其他數字
: 本來想po在數學板的 可是感覺物裡板會有比較物理的解釋
: 所以上來請教
: 謝謝!
自然界要看到e是有條件的,
教科書或paper應該都會先說明所提及的自然現象,
然後才會說這個現象可以用自然對數描述
因此個人的意見是你或許可以仔細了解一下教科書或paper計算用到自然對數之前的篇章
看一下作者正在討論什麼現象,建立了什麼模型

很多自然現象能用以下方程式描述:

dy/dx = ay,a為常數,y=y(x)

這代表欲討論對象y隨變數x的變化量和自身成正比
是很「直覺簡單」的假設,也「剛好」在許多情況下成立


接著,解方程式,移項得到∫dy/y = a∫dx

右手邊就算了,左手邊怎麼辦?



想法:定義∫dy/y = ln y
ln y 是以「某個數字」為底取y的對數,先寫為e
由於微分是積分的反運算,根據這個定義同樣可以得到:d ln y/dy = 1/y
令y = e^x,則可導出d e^x/dx = e^x
無論如何,上述微分方程式據此可得解:y = e^(ax)



那這個e的確切數字為何?

理所當然,ln e = 1,所以目的就是要湊出這樣一個東西

靈光一現,考慮(1+t)^(1/t)在t->0時的收斂值(同樣靈光一閃假設確實收斂):

ln e = ln[(1+t)^(1/t)] = (1/t)ln(1+t) = (1/t)(t -t^2/2 + ....) (泰勒展開)

在t->0時有 ln[(1+t)^(1/t)] = 1-t/2 + .... -> 1

於是我們知道e = (1+t)^(1/t)在t->0時的收斂值
用泰勒展開算一算就得到2.71828....這個值

至於為啥能確信這個東西在t->0時收斂(好像是Euler正式證明的)
我數學很差,不要問我

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◆ From: 71.79.234.205
YmemY:後面引用級數的觀點 邏輯上好想有點不太通耶..? 10/18 11:33
caseypie:哪裡不太通? 10/18 11:49
WINDHEAD:我覺得那個積分之所以會是某個對數函數,這點很妙 10/18 12:16
WINDHEAD:可說是學習微積分遇到的第一個驚奇呀 10/18 12:16
caseypie:那個地方確實也是靈光一閃,誰知道要設成對數啊 10/18 12:20
caseypie:話說一樓到底要不要交代一下覺得哪裡不太通 10/19 00:53

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