欧拉公式用什么证明
欧拉定律公式?
欧拉定律公式?
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
外文名
Eulers formula
别名
欧拉方程
视频百科
证明
用数学归纳法证明
( 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EV,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EV 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EV 2
增添三个面后,有关系EV 3
……
增添(F-2)个面后,有关系EV (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EV (F-2).即
F VE 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r0或1时式子的值为0,当r2时值为1,当r3时值为a b c。
什么叫做欧拉公式?
欧拉公式:
式中E为材料的弹性模量,I为截面惯性矩,l为长度,μ为约束系数。
所以,压杆的临界力与压杆所用的材料,压杆的截面形状和大小,压杆的长度,压杆的支承情况等相关。
欧拉公式的推导可参看任何一本《材料力学》教材。