数字e的缘起与指数函数
2020-07-31张劲松
中学数学杂志(高中版) 2020年1期
张劲松



[摘要]为了深入理解指数函数,了解指数函数描述的某类增长(衰减)率变化问题,我们需要认识数字e的缘起。数字e缘起于用连续方法描述离散问题,以数字e为底的指数(型)函数是描述连续变化的天然模型,可以帮助我们更好地把握变化规律。
[关键词]数字e;指数函数;连续;离散;导数
数字e不仅是数学史上,而且是人类科学史上最伟大的数字之一。当用指数(型)函数描述现实世界中某类增长(衰减)率的问题时,不可避免地涉及数字e。以数字e为底的指数(型)函数是描述连续变化的天然模型:它可以使我们运用连续方法研究离散问题,描述离散问题,帮助我们更好地把握变化规律。
对数字e的缘起以及指数函数的研究,使信息技术如Excel、几何画板、Geogebra等的使用如虎添翼。它不仅可以帮助我们进行指数幂的快速计算,通过图象,形象、直观地认识与数字e相关的函数性质,而且对于认识指数函数的本质有极大的促进作用。
在指数函数中,我们常常用以e为底的指数(型)函数描述自然现象、生物种群变化、放射性物质的衰变等变化规律。中学阶段,我们知道e是自然对数的底,e=2.71828……,它是个无理数。
为什么取e这样一个无理数作为指数(型)函数的底?同时以无理数作为对数的底,运算是复杂了还是简单了?为什么把e作为底数的对数称为自然对数?“自然”在哪儿?这个数是怎么来的?这些都是自然的疑问。如果我们不能给出明确的解答,势必加深学生的困惑。知其然,还要知其所以然。
登录APP查看全文
