欧拉方程公式?
欧拉公式
1752年欧拉证明的定理
在任何一个规则球面地图上,用 R记区域个 数,V记顶点个数,E记边界个数,则 R+ V- E= 2,这就是欧拉定理,它于 1640年由 Descartes首先给出证明,后来 Euler(欧拉 )于 1752年又独立地给出证明,我们称其为欧拉定理,在国外也有人称其 为 Descartes定理。R+ V- E= 2就是欧拉公式。
基本信息
中文名
欧拉公式
外文
Eulers formul
别名
欧拉
证明
用数学归
( 1)当 R= 2时,由说明 1,这两个区域可想象为 以赤道为边界的两个半球面,赤道上有两个“顶点”将赤道分成两条“边界”,即 R= 2,V= 2,E= 2;于是 R+ V- E= 2,欧拉定理成立.。
( 2)设 R= m(m≥ 2)时欧拉定理成立,下面证明 R= m+ 1时欧拉定理也成立。
由说明 2,我们在 R= m+ 1的地图上任选一个 区域 X ,则 X 必有与它如此相邻的区域 Y ,使得在 去掉 X 和 Y 之间的唯一一条边界后,地图上只有 m 个区域了;在去掉 X 和 Y 之间的边界后,若原该边界两端 的顶点现在都还是 3条或 3条以上边界的顶点,则 该顶点保留,同时其他的边界数不变;若原该边界一 端或两端的顶点现在成为 2条边界的顶点,则去掉 该顶点 ,该顶点两边的两条边界便成为一条边界。于是 ,在去掉 X 和 Y之间的唯一一条边界时只有三种 情况:
①减少一个区域和一条边界;
②减少一个区 域、一个顶点和两条边界;
③减少一个区域、两个顶点和三条边界;
即在去掉 X 和 Y 之间的边界时 ,不论何种情况都必定有“减少的区域数 + 减少的顶点数 = 减少的边界数”我们将上述过程反过来 (即将 X 和 Y之间去掉的边 界又照原样画上 ) ,就又成为 R= m+ 1的地图了,在 这一过程中必然是“增加的区域数 + 增加的顶点数 = 增加的边界数”。
因此,若 R= m (m≥2)时欧拉定理成立,则 R= m+ 1时欧拉定理也成立.。
由 ( 1)和 ( 2)可知 ,对于任何正整数 R≥2,欧拉 定理成立。 .
柯西的证明
第一个欧拉公式的严格证明,由20岁的柯西给出,大致如下:
从多面体去掉一面,通过把去掉的面的边互相拉远,把所有剩下的面变成点和曲线的平面网络。不失一般性,可以假设变形的边继续保持为直线段。正常的面不再是正常的多边形即使开始的时候它们是正常的。但是,点,边和面的个数保持不变,和给定多面体的一样(移去的面对应网络的外部。)
重复一系列可以简化网络却不改变其欧拉数(也是欧拉示性数)的额外变换。
若有一个多边形面有3条边以上,我们划一个对角线。这增加一条边和一个面。继续增加边直到所有面都是三角形。
除掉只有一条边和外部相邻的三角形。这把边和面的个数各减一而保持顶点数不变。
(逐个)除去所有和网络外部共享两条边的三角形。这会减少一个顶点、两条边和一个面。
重复使用第2步和第3步直到只剩一个三角形。对于一个三角形(把外部数在内),。所以。
推理证明
设想这个多面体是先有一个面,然后将其他各面一个接一个地添装上去的。因为一共有F个面,因此要添(F-1)个面.
考察第Ⅰ个面,设它是n边形,有n个顶点,n条边,这时E=V,即棱数等于顶点数.
添上第Ⅱ个面后,因为一条棱与原来的棱重合,而且有两个顶点和第Ⅰ个面的两个顶点重合,所以增加的棱数比增加的顶点数多1,因此,这时E=V+1.
以后每增添一个面,总是增加的棱数比增加的顶点数多1,例如
增添两个面后,有关系E=V+2;
增添三个面后,有关系E=V+3;
……
增添(F-2)个面后,有关系E=V+ (F-2).
最后增添一个面后,就成为多面体,这时棱数和顶点数都没有增加。因此,关系式仍为E=V+ (F-2).即
F+V=E+2.
这个公式叫做欧拉公式。它表明2这个数是简单多面体表面在连续变形下不变的数。
分式
当r=0或1时式子的值为0,当r=2时值为1,当r=3时值为a+b+c。
延伸阅读
欧拉型常微分方程通解公式?
首先通过变量代换将原方程化为常系数线性微分方程。
02
然后合并同类项,把它写成微分的形式。
03
接下来写出方程所对应的齐次方程。
04
然后写出它的特征方程。
05
可以求得它有三个根,r1=0,r2=-1,r3=3。
06
所以可以求出齐次方程的通解。
07
接下来可以写出特解的形式。
08
把它代入原方程,求得b=1/2。
09
于是,所给欧拉方程的通解就可以求出来了。
欧拉方程怎么解?
欧拉方程的解法是通过变量代换可化为常系数微分方程,欧拉方程,即运动微分方程,属于无黏性流体动力学中最重要的基本方程,是指对无黏性流体微团应用牛顿第二定律得到的运动微分方程。
微分方程,是指含有未知函数及其导数的关系式。解微分方程就是找出未知函数。微分方程是伴随着微积分学一起发展起来的。
欧拉方程考研要掌握吗?
要掌握。欧拉方程是在数学一的考试范围内的,但它并不是一种基本的微分方程。只要记住,对欧拉方程的自变量x做如下变换:令x=e^t方程就可以化为以t为自变量的常系数线性微分方程。常系数线性微分方程是一种基本的微分方程类型,它的解法才是必须掌握好的。
欧拉方程微分方程详解?
欧拉方程是特殊的变系数方程,通过变量代换可化为常系数微分方程。 欧拉方程的概念: 对无粘性流体微团应用牛顿第二定律得到的运动微分方程。欧拉方程是无粘性流体动力学中最重要的基本方程。应用十分广泛。1755年,瑞士数学家L.欧拉在《流体运动的一般原理》一书中首先提出这个方程。
在研究一些物理问题,如热的传导、圆膜的振动、电磁波的传播等问题时,常常碰到如下形式的方程: 欧拉 ax2D2y+bxDy+cy=f(x), 其中a、b、c是常数,这是一个二阶变系数线性微分方程。
它的系数具有一定的规律:二阶导数D2y的系数是二次函数ax2,一阶导数Dy的系数是一次函数bx,y的系数是常数。这样的方程称为欧拉方程。 例如:(x2D2-xD+1)y=0,(x2D2-2xD+2)y=2×3-x等都是欧拉方程。
欧拉方程的全部形式?
(1)分式里的欧拉公式:
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)复变函数论里的欧拉公式:
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方法得到:
sinx=(e^ix-e^-ix)/(2i),cosx=(e^ix+e^-ix)/2.
这两个也叫做欧拉公式。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。
(3)三角形中的欧拉公式:
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)拓扑学里的欧拉公式:
V+F-E=X(P),V是多面体P的顶点个数,F是多面体P的面数,E是多面体P的棱的条数,X(P)是多面体P的欧拉示性数。
如果P可以同胚于一个球面(可以通俗地理解为能吹胀而绷在一个球面上),那么X(P)=2,如果P同胚于一个接有h个环柄的球面,那么X(P)=2-2h。
X(P)叫做P的欧拉示性数,是拓扑不变量,就是无论再怎么经过拓扑变形也不会改变的量,是拓扑学研究的范围。
(5)初等数论里的欧拉公式:
欧拉φ函数:φ(n)是所有小于n的正整数里,和n互素的整数的个数。n是一个正整数。
欧拉证明了下面这个式子:
如果n的标准素因子分解式是p1^a1*p2^a2*……*pm^am,其中众pj(j=1,2,……,m)都是素数,而且两两不等。则有
φ(n)=n(1-1/p1)(1-1/p2)……(1-1/pm)
利用容斥原理可以证明它。
牛顿欧拉运动方程?
方程:
(ax^2D^2+bxD+c)y=f(x),
其中a、b、c是常数,这是一个二阶变系数线性微分方程.它的系数具有一定的规律:二阶导数D^2y的系数是二次函数ax^2,一阶导数Dy的系数是一次函数bx,y的系数是常数.这样的方程称为欧拉方程.
例如:(x^2D^2-xD+1)y=0,(x^2D^2-2xD+2)y=2x^3-x等都是欧拉方程.
欧拉方程推导全过程?
eix = 1 + i x – x2/2! – i x3/3! + x4/4! + i x5/5! + …
= (1 – x2/2! + x4/4! + …) + i (x – x3/3! + x5/5! + …)。
又因为:
cos x = 1 – x2/2! + x4/4! + …+。
sin x = x – x3/3! + x5/5! + …+。
所以eix = cos x + i sin x。
在任何一个规则球面地图上,用 R记区域个 数 ,V记顶点个数 ,E记边界个数 ,则 R+ V- E= 2,这就是欧拉定理 ,它于 1640年由 Descartes首先给出证明 ,后来 Euler(欧拉 )于 1752年又独立地给出证明 ,我们称其为欧拉定理 ,在国外也有人称其 为 Descartes定理。
R+ V- E= 2就是欧拉公式。