三大变换与自控(四)欧拉公式的证明

在前面的文章中,我们根据傅立叶级数推导出了傅立叶变换,在推导过程中多次使用了欧拉公式。所以今天我们就来简单证明一下欧拉公式,让我们的推导更加严谨。

先来看看欧拉公式:

e^iθ = cosθ+isinθ

证明的思路非常简单,我们将三角函数部分移到左边:

三大变换与自控(四)欧拉公式的证明_第1张图片
显然,只要我们证明对于任意数值的θ,上个式子都成立即可。

换句话说,只要下面这个函数永远等于1,欧拉公式就成立:
在这里插入图片描述
然后,我们对这个函数进行求导:
三大变换与自控(四)欧拉公式的证明_第2张图片
然后把分子项展开:
三大变换与自控(四)欧拉公式的证明_第3张图片
发现分子项互相抵消为0,也就是说这个函数就是个常数。我们再带入特殊值θ=0,计算出这个常数:
三大变换与自控(四)欧拉公式的证明_第4张图片
发现这个常数就等于1,因此欧拉公式得证。

在后面的文章中,我们继续证明傅立叶级数的数学逻辑。

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