欧拉公式(Euler's formula)是数学中的一个重要公式,它建立了复数指数函数与三角函数之间的关系。公式表示为:
\[ e^{ix} = \cos(x) + i \sin(x) \]
其中:
\( e \) 是自然对数的底数,约等于 2.718。
\( i \) 是虚数单位,满足 \( i^2 = -1 \)。
\( x \) 是任意实数。
这个公式由莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler)在18世纪提出,是复数数学和微积分学中的基石之一。通过这个公式,可以将复数表示为三角函数的形式,反之亦然。这使得在处理复数问题时,可以利用三角函数的性质进行简化和分析。
此外,欧拉公式还可以进一步推广为:
\[ e^{-ix} = \cos(-x) + i \sin(-x) = \cos(x) - i \sin(x) \]
利用这两个公式,可以通过加减得到:
\[ \sin(x) = \frac{e^{ix} - e^{-ix}}{2i} \]
\[ \cos(x) = \frac{e^{ix} + e^{-ix}}{2} \]
这些公式在复变函数论中有着广泛的应用。
欧拉公式不仅在数学理论中具有重要意义,还在物理学、工程学和许多其他领域中发挥着关键作用。例如,在电子学中,交流电的分析就经常用到欧拉公式。