欧拉定理是什么, 欧拉定理

2023-05-26 06:13:18 旅游攻略 投稿:修夏

欧拉定理是什么东西

在数学及许多分支中都可以见到很多以欧拉命名的常数、公式和定理。在数论中,欧拉定理(Euler Theorem,也称费马-欧拉定理或欧拉函数定理)是一个关于同余的性质。欧拉定理得名于瑞士数学家莱昂哈德·欧拉,该定理被认为是数学世界中最美妙的定理之一。欧拉定理实际上是费马小定理的推广。此外还有平面几何中的欧拉定理、多面体欧拉定理(在一凸多面体中,顶点数-棱边数+面数=2)。西方经济学中欧拉定理又称为产量分配净尽定理,指在完全竞争的条件下,假设长期中规模收益不变,则全部产品正好足够分配给各个要素。另有欧拉公式。

内容

在数论中,欧拉定理,(也称费马-欧拉定理)是一个关于同余的性质。欧拉定理表明,若n,a为正整数,且n,a互质,则:

欧拉定理

折叠 证明

将1~n中与n互质的数按顺序排布:x1,x2……xφ(n) (显然,共有φ(n)个数)

我们考虑这么一些数:

m1=a*x1;m2=a*x2;m3=a*x3……mφ(n)=a*xφ(n)

1)这些数中的任意两个都不模n同余,因为如果有mS≡mR (mod n) (这里假定mS更大一些),就有:

mS-mR=a(xS-xR)=qn,即n能整除a(xS-xR)。但是a与n互质,a与n的更大公因子是1,而xS-xR<n,因而左式不可能被n整除。也就是说这些数中的任意两个都不模n同余,φ(n)个数有φ(n)种余数。

2)这些数除n的余数都与n互质,因为如果余数与n有公因子r,那么a*xi=pn+qr=r(……),a*xi与n不互质,而这是不可能的。那么这些数除n的余数,都在x1,x2,x3……xφ(n)中,因为这是1~n中与n互质的所有数,而余数又小于n.

由1)和2)可知,数m1,m2,m3……mφ(n)(如果将其次序重新排列)必须相应地同余于x1,x2,x3……xφ(n).

故得出:m1*m2*m3……mφ(n)≡x1*x2*x3……xφ(n) (mod n)

或者说a^[φ(n)]*(x1*x2*x3……xφ(n))≡x1*x2*x3……xφ(n)

或者为了方便:K{a^[φ(n)]-1}≡0 ( mod n ) 这里K=x1*x2*x3……xφ(n)。

可知K{a^[φ(n)]-1}被n整除。但K中的因子x1,x2……都与n互质,所以K与n互质。那么a^[φ(n)]-1必须能被n整除,即a^[φ(n)]-1≡0 (mod n),即a^[φ(n)]≡1 (mod n),得证。

费马小定理:

a是不能被质数p整除的正整数,则有a^(p-1) ≡ 1 (mod p)

证明这个定理非常简单,由于p是质数,所以有φ(p) = p-1,代入欧拉定理即可证明。推论:对于任意正整数a,有a^p ≡ a (mod p),因为a能被p整除时结论显然成立。

折叠 应用

首先看一个基本的例子。令a

= 3,n =

5,这两个数是互素的。比5小的正整数中与5互素的数有1、2、3和4,所以φ(5)=4(详情见[欧拉函数])。计算:a^{φ(n)} = 3^4

=81,而81= 80 + 1 Ξ 1 (mod 5)。与定理结果相符。

这个定理可以用来简化幂的模运算。比如计算7^{222}的个位数,实际是求7^{222}被10除的余数。7和10[[互素]],且φ(10)=4。由欧拉定理知7^4Ξ1(mod

10)。所以7^{222}=(7^4)^55*(7^2)Ξ1^{55}*7^2Ξ49Ξ9 (mod 10)。

欧拉定理是什么,

在数论中,欧拉定理(Euler Theorem,也称费马-欧拉定理或欧拉函数定理)是一个关于同余的性质

欧拉定理得名于瑞士数学家莱昂哈德·欧拉,该定理被认为是数学世界中最美妙的定理之一

欧拉定理实际上是费马小定理的推广

欧拉定理是什么东西

1、初等数论中的欧拉定理:对于互质的整数a和n,有a^φ(n) ≡ 1 (mod n)

证明:

首先证明下面这个命题:

对于 *** Zn={x1,x2,...,xφ(n)},其中xi(i=1,2,…φ(n))是不大于n且与n互素的数,即n的一个化简剩余系,或称简系,或称缩系),考虑 *** S = {a*x1(mod n),a*x2(mod n),...,a*xφ(n)(mod n)}

则S = Zn

1) 由于a,n互质,xi也与n互质,则a*xi也一定于p互质,因此

任意xi,a*xi(mod n) 必然是Zn的一个元素

2) 对于Zn中两个元素xi和xj,如果xi ≠ xj

则a*xi(mod n) ≠ a*xi(mod n),这个由a、p互质和消去律可以得出。

所以,很明显,S=Zn

既然这样,那么

(a*x1 × a*x2×...×a*xφ(n))(mod n)

= (a*x1(mod n) × a*x2(mod n) × ... × a*xφ(n)(mod n))(mod n)

= (x1 × x2 × ... × xφ(n))(mod n)

考虑上面等式左边和右边

左边等于(a*(x1 × x2 × ... × xφ(n))) (mod n)

右边等于x1 × x2 × ... × xφ(n))(mod n)

而x1 × x2 × ... × xφ(n)(mod n)和n互质

根据消去律,可以从等式两边约去,就得到:

a^φ(n) ≡ 1 (mod n)

推论:对于互质的数a、n,满足a^(φ(n)+1) ≡ a (mod n)

费马定理:

a是不能被质数p整除的正整数,则有a^(p-1) ≡ 1 (mod p)

证明这个定理非常简单,由于φ(p) = p-1,代入欧拉定理即可证明。

同样有推论:对于不能被质数p整除的正整数a,有a^p ≡ a (mod p) 2、平面几何里的欧拉定理:(1) (Euler定理)设三角形的外接圆半径为R,内切圆半径为r,外心与内心的距离为d,则d2=R2-2Rr.

证明:如右下图,O、I分别为⊿ABC的外心与内心.

连AI并延长交⊙O于点D,由AI平分DBAC,故D为弧BC的中点.

连DO并延长交⊙O于E,则DE为与BC垂直的⊙O的直径.

由圆幂定理知,R2-d2=(R+d)(R-d)=IA·ID.(作直线OI与⊙O交于两点,即可用证明)

但DB=DI(可连BI,证明DDBI=DDIB得),

故只需证2Rr=IA·DB,即2R∶DB=IA∶r 即可.

而这个比例式可由⊿AFI∽⊿EBD证得.故得R2-d2=2Rr,即证.

(2)四边形ABCD的两条对角线AC、BD的中点分别为M、N,则:AB^2+BC^2+CD^2+DA^2=AC^2+BD^2+4MN^2.

证明:如右上图,连接BD、BM,由中线公式有AB^2+BC^2=2(BM^2+AM^2).DA^2+CD^2=2(DM^2+AM^2,又BM^2+DM^2=2(BN^2+MN^2),4AM^2=AC^2, 4BN^2=BD^2,故AB^2+BC^2+CD^2+DA^2=2(BM^2+DM^2)+4AM^2=4BN^2+4MN^2+4AM^2=AC^2+BD^2+4MN^2

注:当A、B、C、D为空间四点时,结论依然成立,且有AB^2+BC^2+CD^2+DA^2≥ AC^2+BD^2,此结论为第四届美国数学奥林匹克试题

欧拉定律是什么

欧拉定理

(1)背景:欧拉公式的背后是一门新的几何学,这种新的几何学只研究图形各部分位置的相对次序,而不考虑图形尺寸大小,这就是由莱布尼兹和欧拉共同奠基的“橡皮膜上的几何学”(位置几何学),如今这门学科已经发展成数学的一个重要的分支——拓扑学。

(2)历史:有关凸多面体最有趣的定理之一是欧拉公式“V-E+F=2”,其实大约在1635年笛卡尔就早已发现了它。欧拉在1750年独立地发现了这个公式,并于1752年发表了它。由于笛卡尔的研究到1860年才被人们发现,所以这个定理就称为欧拉公式而不是笛卡尔公式。

欧拉,出生在瑞士的巴塞尔(Basel)城,13岁就进巴塞尔大学读书,得到当时最有名的数学家约翰·伯努利(Johann Bernoulli,1667-1748年)的精心指导.

欧拉在数学上的建树很多,对著名的哥尼斯堡七桥问题的解答开创了图论的研究。欧拉还发现,不论什么形状的凸多面体,其顶点数V、棱数E、面数F之间总有V-E+F=2这个关系。V-E+F 被称为欧拉示性数,成为拓扑学的基础概念。以欧拉的名字命名的数学公式、定理等在数学书籍中随处可见, 与此同时,他还在物理、天文、建筑以至音乐、哲学方面取得了辉煌的成就。欧拉还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),∑(1755年),f(x)(1734年)等。

1733年,年仅26岁的欧拉担任了彼得堡科学院数学教授.1735年,欧拉解决了一个天文学的难题(计算慧星轨道),这个问题经几个著名数学家几个月的努力才得到解决,而欧拉却用自己发明的 *** ,三天便完成了.然而过度的工作使他得了眼病,并且不幸右眼失明了,这时他才28岁.

欧拉的一生,是为数学发展而奋斗的一生,他那杰出的智慧,顽强的毅力,孜孜不倦的奋斗精神和高尚的科学道德,永远是值得我们学习的.

欧拉公式有4条

(1)分式:

a^r/(a-b)(a-c)+b^r/(b-c)(b-a)+c^r/(c-a)(c-b)

当r=0,1时式子的值为0

当r=2时值为1

当r=3时值为a+b+c

(2)复数

由e^iθ=cosθ+isinθ,得到:

sinθ=(e^iθ-e^-iθ)/2i

cosθ=(e^iθ+e^-iθ)/2

(3)三角形

设R为三角形外接圆半径,r为内切圆半径,d为外心到内心的距离,则:

d^2=R^2-2Rr

(4)多面体

设v为顶点数,e为棱数,是面数,则

v-e+f=2-2p

p为欧拉示性数,例如

p=0 的多面体叫第零类多面体

p=1 的多面体叫之一类多面体

等等

其实欧拉公式是有4个的,上面说的都是多面体的公式

euler公式是什么?

euler公式是欧拉公式,英文全称为Euler's formula。

欧拉公式是欧哈德·欧拉在十八世纪创造的,是数学界最著名、最美丽的公式之一。之所以如此,是因为它涉及到各种显然非常不同的元素,比如无理数e、虚数和三角函数。R+ V- E= 2就是欧拉公式。

作用:

欧拉公式容易理解的有两个作用,一个是用于多面体的,而另外—个是用于级数展开的。欧拉公式数学中起到至关作用的数字被它联系了起来,两个超越数,自然对数的底e和圆周率π两个单位,虚数单位和自然数的单位1以及人类数学史上最伟大的发现0。因此在数学家的眼中,欧拉公式应是上帝的公式。

之一个证明欧拉公式的人是20岁的柯西,他通过多面体设想的 *** 肯定了欧拉公式存在的意义。欧拉公式的种变换,欧拉恒等式它被称作是数学中最美妙的一个公式。

欧拉定理公式

欧拉定理公式:e^(ix)=cosx+isinx

其中e是自然对数的底,i是虚数单位

欧拉定理公式描述了简单多面体中顶点数、面数、棱数之间特有的规律

定理引导我们进入一个新几何学领域:拓扑学,即用一种可随意变形但不得撕破或粘连的材料做成图形,并研究在这种变形过程中不变的性质

什么是欧拉定理?

复变函数论里的欧拉公式定理内容

e^ix=cosx+isinx

e是自然对数的底,i是虚数单位。

它将三角函数的定义域扩大到复数,建立了三角函数和指数函数的关系,它在复变函数论里占有非常重要的地位。

将公式里的x换成-x,得到:

e^-ix=cosx-isinx,然后采用两式相加减的 *** 得到:

sinx=(e^ix-e^-ix)/(2i),cosx=(e^ix+e^-ix)/2.

这两个也叫做欧拉公式。

“上帝创造的公式”

将e^ix=cosx+isinx中的x取作∏就得到:

e^i∏+1=0.

这个恒等式也叫做欧拉公式,它是数学里最令人着迷的一个公式,它将数学里最重要的几个数学联系到了一起:两个超越数:自然对数的底e,圆周率∏,两个单位:虚数单位i和自然数的单位1,以及数学里常见的0。数学家们评价它是“上帝创造的公式”,我们只能看它而不能理解它。

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