如果你有1元钱对数e,如果每年的利息是1元,那么,你到年底可以收回2元。
按照每月的收益率来说,你每个月的利息是1/12元,如果你要求每月支付利息,而且可以利滚利——像余额宝那样,那么,你到年底可以拿到的钱是(1+1/12)的12次方。
如果你变得贪婪,要求每天支付利息,而且可以利滚利——像余额宝那样,那么,你到年底可以拿到的钱是(1+1/365)的365次方。
最后的最后,你觉得还不够,你要求每个瞬间都支付利息,而且可以利滚利,那么,你可以拿到的钱是(1+1/n)的n次方,而且n趋向于无穷大。这个时候,你能拿到的钱是e,也就是欧拉自然常数,大约等于2.718……
所以,自然常数e显然与最高级别的利滚利有关,在生活中,它的出现是非常自然的,也是很深邃的——因为贪婪是人性的基本面。
在大自然中,e也是到处存在,最重要的存在其实可以用中关于复数的运算来实现。
首先,你需要知道棣莫弗定理。
设存在两个复数(用三角形式表示),分别是Z1=r1(cosθ1+isinθ1),Z2=r2(cosθ2+isinθ2),
那么,它们的乘积:
Z1Z2=r1r2[cos(θ1+θ2)+isin(θ1+θ2)].
棣莫弗的这个发现后来被欧拉用e表示了出来,显得更加优美:
欧拉把三角函数全部用e的指数表示了出来。
至于为什么欧拉能做到这个,需要从微积分的泰勒展开的角度去理解,总之,这个公式被很多人认为是最优美的:当x等于圆周率的时候,结果是-1。
e是一个无限不循环的小数,它其实是一个超越数,不过它背后可能还有很多其他的秘密,等待我们去发掘。
自然常数由18世纪的大数学家欧拉推广开来,所以这个数又被称为欧拉数,用字母e表示。e在数学中非常重要,通常会用到以e为底的对数,所以这个数又被称为自然。
自然常数e源自银行对复利的计算。假如你有1元钱存在银行里,银行的年利率为100%。那么,在一年后,你的资产将变为(1+1)^1元=2元。如果银行换一种利息计算方式,半年结算一次利息,并且半年利率为50%。那么,在一年后,你的资产将变为(1+0.5)^2元=2.25元。如果是每个月结算一次利息,并且月利率为1/12。那么,在一年后,你的资产将变为(1+1/12)^12元=2.61元。如果是每天结算一次利息,并且天利率为1/365。那么,在一年后(不考虑闰年),你的资产将变为(1+1/365)^365元=2.71元。
可以看到,利息的结算周期越短,最终回报越多。观察规律可得,这种利息的计算通式为(1+1/n)^n。既然利息结算周期越短收益越多,那么,如果每时每刻都在结算利息,即n趋于无穷大,最终的收益会是多少?也会变得无穷大吗?
事实上,当n趋于无穷大时,(1+1/n)^n等于一个常数,其大小为2.7182818284…。于是,人们就把这个常数定义为自然常数。数学家证明,自然常数是一个无理数,同时也是一个超越数(不能用整系数代数方程来表示的实数)。根据上述结果,e的表达式可写成:
此外,e还可以用无穷级数表示:
项数取得越多,越接近e的真实数值。
虽然自然常数没有圆周率广为人知,但它实际也被应用于诸多问题,例如,生长或衰变速率、概率问题、质数分布等等。很多自然变化规律都是遵循以自然常数为底的指数函数,正因为如此,这个数被冠之以“自然常数”。