1.e是一個重要的常數,但是我一直不知道,它的真正含義是什么。它不像π。大家都知道,π代表了圓的周長與直徑之比3.14159,可是如果我問你,e代表了什么。你能回答嗎?
維基百科說:
"e是自然對數的底數。"
但是,你去看"自然對數",得到的解釋卻是:
"自然對數是以e為底的對數函數,e是一個無理數,約等于2.718281828。"
這就構成了循環定義,完全沒有說e是什么。數學家選擇這樣一個無理數作為底數,還號稱這種對數很"自然",這難道不是很奇怪的事情嗎?
2.昨天我讀到一篇好文章,它把這個問題解釋得非常清楚,而且一看就懂。
它說,什么是e?簡單說,e就是增長的極限。
下面就是它的解釋。
3.假定有一種單細胞生物,它每過24小時分裂一次。
那么很顯然,這種生物的數量,每天都會翻一倍。今天是1個,明天就是2個,后天就是4個。我們可以寫出一個增長數量的公式:
上式中的x就表示天數。這種生物在x天的總數,就是2的x次方。這個式子可以被改成下面這樣:
其中,1表示原有數量,100%表示單位時間內的增長率。
4.
我們繼續假定:每過12個小時,也就是分裂進行到一半的時候,新產生的那半個細胞已經可以再次分裂了。
因此,一天24個小時可以分成兩個階段,每一個階段都在前一個階段的基礎上增長50%。
當這一天結束的時候,我們一共得到了2.25個細胞。其中,1個是原有的,1個是新生的,另外的0.25個是新生細胞分裂到一半的。
如果我們繼續修改假設,這種細胞每過8小時就具備獨立分裂的能力,也就是將1天分成3個階段。
那么,最后我們就可以得到大約2.37個細胞。
很自然地,如果我們進一步設想,這種分裂是連續不斷進行的,新生細胞每分每秒都具備繼續分裂的能力,那么一天最多可以得到多少個細胞呢?
當n趨向無限時,這個式子的極值等于2.718281828...。
因此,當增長率為100%保持不變時,我們在單位時間內最多只能得到2.71828個細胞。數學家把這個數就稱為e,它的含義是單位時間內,持續的翻倍增長所能達到的極限值。
這個值是自然增長的極限,因此以e為底的對數,就叫做自然對數。
5.
有了這個值以后,計算銀行的復利就非常容易。
假定有一家銀行,每年的復利是100%,請問存入100元,一年后可以拿多少錢?
回答就是271.828元,等于100個e。
但是,實際生活中,銀行的利息沒有這么高,如果利息率只有5%,那么100元存一年可以拿到多少錢呢?
為了便于思考,我們取n等于50:
我們知道,在100%利息率的情況下,n=1000所得到的值非常接近e:
因此,5%利息率就相當于e的20分之一次方:
20分之一正好等于5%的利率率,所以我們可以把公式改寫成:
上式的rate就代表增長率。這說明e可以用于任何增長率的計算,前提是它必須是持續不斷的復合式增長。
6.
再考慮時間因素,如果把錢在銀行里存2年,可以得到多少錢?
在時間t的情況下,通用公式就是:
上式就是計算增長量的萬能公式,可以適用于任何時間、任何增長率。
7.
回到上面的例子,如果銀行的利息率是5%的復利,請問100元存款翻倍需要多少時間?
計算結果是13.86年:
上式最后一個等號,表明用72除以增長率,可以得到翻倍的大致時間,這就是72法則的來源。
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