欧拉数(e)的发展历史——数学是上帝用来书写宇宙的语言!(4)

2023-05-03 来源:飞速影视
科学的里程碑系列再次,值得重申的是,纳皮尔最初提出的对数与后来普遍采用的对数明显不同。最主要的是,大多数从事艰苦计算的人通常是在三角学的背景下做的。因此,在发展对数关系的同时,纳皮尔把它放在三角函数的背景下,所以它会更相关——它与指数增长的联系,在几十年内不会发生。
然而,事实仍然是,世界上很少有数学发明像纳皮尔对数那样出乎意料地突然出现。尽管各种不同的分支(通过加法相乘的思想,比较算术和几何级数的思想,运动的概念的使用)在某个阶段都已经浮出水面,纳皮尔的工作受到的热情表明认为这是一项新颖的发明,并且满足了迫切的需求。将对数定义为指数的可能性并不为人所知,直到伯努利和欧拉出现。
伯努利的问题
雅各布伯努利对e地发现的贡献,恰好以一种对金融的好奇拉开了序幕。起初,他做了一个思维实验,思考在相同的速度下,在不同的时间段内,复合增长是如何改变主要产出的。下一系列的例子都使用了标准的年度增长公式:

欧拉数(e)的发展历史——数学是上帝用来书写宇宙的语言!


伯努利的逻辑是基本的,想象一个例子银行账户A,从1元开始,每年支付100%的利息。年底本金为2元。但是现在,不是将全部100%复利一次,而是以50%的利率复利两次,那么到年底的本金为2.25元;如果是以33%的利率复利3次,则年底的本金为2.37元;如果我们按季度计算(复利4次),一年后本金为2.44元!
正如伯努利所注意到的,增加复利周期的频率,同时保持增长率不变,增加了我们的产出;然而,产出原则是在一个递减的速度增加。例如,半年复利导致12.5%的增长,每四个月复利导致18.5%的增长,季度复利导致22%的增长。随着复利周期的增加,然而,这种增加是以递减的速度增长的。
这暗示了在足够长的时间轴上的收敛,这让我们知道我们在处理一个无穷级数,所以我们求助于求极限的微积分工具。正如伯努利自己思考的那样,当我们以更快的频率复利时,我们的原则会发生什么变化——比如,如果我们每周复利(2.69元),甚至每天复利(2.72元)。很明显,更频繁地计算复利会导致银行里有更多的钱,所以很自然地要问,当利息每时每刻(也就是连续不断地)以复利计算时,会发生什么?
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