Adını matematikçi Leonhard Euler 'den alan Euler formülü karmaşık analizde kullanılan bir matematik formülüdür ve trigonometrik fonksiyonlarla karmaşık üstel fonksiyon arasındaki bağlantıyı gösterir.
Herhangi bir gerçek
x
{\displaystyle {\text{x}}}
e
i
x
=
cos
(
x
)
+
i
sin
(
x
)
{\displaystyle e^{ix}=\cos(x)+i\sin(x)\,}
şeklindeki eşitliktir. Burada i karmaşık sayı olan
−
1
{\displaystyle {\sqrt {-1}}}
e kosinüs ve sinüstür .[ 1]
Bu formül matematik, fizik ve mühendislikte çok önemli bir yere sahiptir. Fizikçi Richard Feynman bu formül için "Matematikteki en dikkate değer formül" demiştir.[ 2]
x
=
π
{\displaystyle x=\pi }
eiπ + 1 = 0 halini alır ve buna Euler özdeşliği denir.
Euler formülü
Bu formül ei
φ
{\displaystyle \varphi }
fonksiyonunun bir birim karmaşık sayı olarak düşünülmesiyle yorumlanabilir, yani bu fonksiyon
φ
{\displaystyle \varphi }
gerçek sayı değerleri aldıkça karmaşık sayılar düzleminde bir birim çember çizer. Burada
φ
{\displaystyle \varphi }
orijin ile çember üzerindeki bir noktayı birleştiren bir çizginin yaptığı açıyı temsil eder ve birimi radyandır .
Orijinal kanıt
e
z
{\displaystyle e^{z}}
Taylor serisiyle yapılan açılımından ve
s
i
n
x
{\displaystyle sinx}
c
o
s
x
{\displaystyle cosx}
z
{\displaystyle z}
x
{\displaystyle x}
x
{\displaystyle x}
Karmaşık sayılar düzlemindeki bir nokta kartezyen koordinatlarda yazılmış bir karmaşık sayı ile gösterilebilir. Euler formülü kartezyen koordinatlarla kutupsal koordinatlar arasında geçiş yapılmasını sağlar.
Bu basit türev denklemlerini kullanarak,
d
d
x
sin
(
n
x
)
=
n
cos
(
n
x
)
{\displaystyle {\frac {d}{dx}}\sin(nx)=n\cos(nx)}
d
d
x
cos
(
n
x
)
=
−
n
sin
(
n
x
)
{\displaystyle {\frac {d}{dx}}\cos(nx)=-n\sin(nx)}
d
d
x
e
n
x
=
n
e
n
x
{\displaystyle {\frac {d}{dx}}e^{nx}=ne^{nx}}
Euler formülünün iki tarafının türevini alalım:
d
d
x
e
i
n
x
=
i
n
e
i
n
x
=
i
n
cos
(
n
x
)
−
n
sin
(
n
x
)
{\displaystyle {\frac {d}{dx}}e^{inx}=ine^{inx}=in\cos(nx)-n\sin(nx)}
d
d
x
(
cos
(
n
x
)
+
i
sin
(
n
x
)
)
=
i
n
cos
(
n
x
)
−
n
sin
(
n
x
)
{\displaystyle {\frac {d}{dx}}(\cos(nx)+i\sin(nx))=in\cos(nx)-n\sin(nx)}
Görüyoruz ki denklemin iki tarafının da türevini aldığımızda aynı sonucu bulduk ki bu bizim teoremimizi ispatlar.
Euler formülü' nde
x yerine
ln
(
x
)
{\displaystyle \ln(x)\!}
e
i
x
{\displaystyle e^{ix}\!}
i
x
+
e
i
x
{\displaystyle ix+e^{ix}\!}
x
i
{\displaystyle x^{i}\!}
gibi değişkenler konularak yeni bağıntılar türetilebilir.
Bu bağıntılardan yaralanılarak yeni trigonometrik bağıntılara varılabilir ve yine bir kümenin alt küme sayılarını veren Bell sayıları 'nı veren üreteç fonksiyonu 'nde kompleks değişken verilerek trigonometrik analog 'u bulunabilir.
Aşağıda belirtilen gösterim şekilleri benzeştiği temel fonksiyon 'a göredir:
e
i
x
=
cos
x
+
i
sin
x
{\displaystyle e^{ix}=\cos x+i\sin x\!}
ifadesinde x yerine
ln
(
x
)
n
{\displaystyle \ln(x)\,n\!}
x
i
n
=
cos
(
ln
(
x
)
n
)
+
i
sin
(
ln
(
x
)
n
)
{\displaystyle x^{i\,n}=\cos(\ln(x)\,n)+i\sin(\ln(x)\,n)\!}
ve bu bu ifade yukardakinin daha genel şeklidir.
cos
(
ln
(
x
)
n
)
=
x
i
n
+
x
−
i
n
2
{\displaystyle \cos(\ln(x)\,n)={\frac {x^{i\,n}+x^{-i\,n}}{2}}\!}
sin
(
ln
(
x
)
n
)
=
x
i
n
−
x
−
i
n
2
i
{\displaystyle \sin(\ln(x)\,n)={\frac {x^{i\,n}-x^{-i\,n}}{2\,i}}\!}
(n sabit bir sayı veya herhangi bir fonksiyon olabilir.)
ayrıca yukardaki bağıntılar yardımıyla
∑
n
=
0
k
x
i
n
=
∑
n
=
0
k
cos
(
ln
(
x
)
n
)
+
i
sin
(
ln
(
x
)
n
)
{\displaystyle \sum _{n=0}^{k}\ x^{i\,n}=\sum _{n=0}^{k}\cos(\ln(x)\,n)+i\sin(\ln(x)\,n)}
toplamıda bulunabilir.
x yerine x^{i} konursa
∑
n
=
0
k
x
i
n
=
1
−
x
i
(
k
+
1
)
1
−
x
i
{\displaystyle \sum _{n=0}^{k}x^{i\,n}={\frac {1-x^{i\,(k+1)}}{1-x^{i}}}\!}
e
i
x
=
cos
x
+
i
sin
x
{\displaystyle e^{ix}=\cos x+i\sin x\!}
temel eşitliği üs alınarak elde edilebilen özdeşliklerdir.
e
e
i
x
=
e
cos
x
+
i
sin
x
{\displaystyle e^{e^{ix}}=e^{\cos x+i\sin x\,}\!}
e
e
i
x
=
e
cos
x
[
cos
(
sin
(
x
)
)
+
i
sin
(
sin
(
x
)
)
]
{\displaystyle e^{e^{ix}}=e^{\cos x\,}\,[{\cos(\sin(x))+i\sin(\sin(x))}]\!}
e
e
−
i
x
=
e
cos
x
[
cos
(
sin
(
x
)
)
−
i
sin
(
sin
(
x
)
)
]
{\displaystyle e^{e^{-ix}}=e^{\cos x\,}\,[{\cos(\sin(x))-i\sin(\sin(x))}]\!}
e
cos
x
cos
(
sin
(
x
)
)
=
(
e
e
i
x
+
e
e
−
i
x
)
2
{\displaystyle e^{\cos x\,}\,{\cos(\sin(x))}={\frac {(e^{e^{ix}}+e^{e^{-ix}})}{2}}\!}
e
cos
x
sin
(
sin
(
x
)
)
=
(
e
e
i
x
−
e
e
−
i
x
)
2
i
{\displaystyle e^{\cos x\,}\,{\sin(\sin(x))}={\frac {(e^{e^{ix}}-e^{e^{-ix}})}{2i}}\!}
x yerine
π
2
−
x
{\displaystyle {\frac {\pi }{2}}-x\!}
e
sin
x
cos
(
cos
(
x
)
)
=
(
e
−
i
e
i
x
+
e
i
e
−
i
x
)
2
{\displaystyle e^{\sin x\,}\,{\cos(\cos(x))}={\frac {(e^{-i\,e^{ix}}+e^{i\,e^{-ix}})}{2}}\!}
e
sin
x
sin
(
cos
(
x
)
)
=
(
e
−
i
e
i
x
−
e
i
e
−
i
x
)
2
i
{\displaystyle e^{\sin x\,}\,{\sin(\cos(x))}={\frac {(e^{-i\,e^{ix}}-e^{i\,e^{-ix}})}{2i}}\!}
t
a
n
(
s
i
n
(
x
)
)
=
i
(
e
e
i
x
−
e
e
−
i
x
)
(
e
e
i
x
+
e
e
−
i
x
)
{\displaystyle tan(sin(x))=i{\frac {(e^{e^{ix}}-e^{e^{-ix}})}{(e^{e^{ix}}+e^{e^{-ix}})}}\!}
t
a
n
(
c
o
s
(
x
)
)
=
i
(
e
−
i
e
i
x
−
e
i
e
−
i
x
)
(
e
−
i
e
i
x
+
e
i
e
−
i
x
)
{\displaystyle tan(cos(x))=i{\frac {(e^{-ie^{ix}}-e^{ie^{-ix}})}{(e^{-ie^{ix}}+e^{ie^{-ix}})}}\!}
x-->ln(x) alınırsa
e
cos
(
ln
(
x
)
)
cos
(
sin
(
ln
(
x
)
)
)
=
e
x
i
+
e
x
−
i
2
=
cos
(
i
x
i
)
{\displaystyle e^{\cos(\ln(x))\,}\,{\cos(\sin(\ln(x)))}={\frac {e^{x^{i}}+e^{x^{-i}}}{2}}=\cos(i\,x^{i})\!}
e
cos
(
ln
(
x
)
)
sin
(
sin
(
ln
(
x
)
)
)
=
e
x
i
−
e
x
−
i
2
i
=
sin
(
i
x
i
)
{\displaystyle e^{\cos(\ln(x))\,}\,{\sin(\sin(\ln(x)))}={\frac {e^{x^{i}}-e^{x^{-i}}}{2i}}=\sin(i\,x^{i})\!}
e
cos
(
ln
(
x
)
)
cos
(
cos
(
ln
(
x
)
)
)
=
e
−
i
x
i
+
e
i
x
−
i
2
=
cos
(
x
i
)
{\displaystyle e^{\cos(\ln(x))\,}\,{\cos(\cos(\ln(x)))}={\frac {e^{-i\,x^{i}}+e^{i\,x^{-i}}}{2}}=\cos(x^{i})\!}
e
cos
(
ln
(
x
)
)
sin
(
cos
(
ln
(
x
)
)
)
=
e
−
i
x
i
−
e
i
x
−
i
2
i
=
sin
(
x
i
)
{\displaystyle e^{\cos(\ln(x))\,}\,{\sin(\cos(\ln(x)))}={\frac {e^{-i\,x^{i}}-e^{i\,x^{-i}}}{2i}}=\sin(x^{i})\!}
e
i
x
=
cos
(
x
)
+
i
sin
(
x
)
{\displaystyle e^{ix}=\cos(x)+i\sin(x)\!}
e
−
i
x
=
cos
(
x
)
−
i
sin
(
x
)
{\displaystyle e^{-ix}=\cos(x)-i\sin(x)\!}
ve
e
e
i
x
=
e
cos
x
[
cos
(
sin
(
x
)
)
+
i
sin
(
sin
(
x
)
)
]
{\displaystyle e^{e^{ix}}=e^{\cos x\,}\,[{\cos(\sin(x))+i\sin(\sin(x))}]\!}
e
e
−
i
x
=
e
cos
x
[
cos
(
sin
(
x
)
)
−
i
sin
(
sin
(
x
)
)
]
{\displaystyle e^{e^{-ix}}=e^{\cos x\,}\,[{\cos(\sin(x))-i\sin(\sin(x))}]\!}
yardımıyla karma bağıntılar elde edilebilir.
e
cos
x
[
e
i
(
sin
(
x
)
+
x
)
+
e
−
i
(
sin
(
x
)
+
x
)
]
=
2
e
cos
(
x
)
(
cos
(
sin
(
x
)
+
x
)
{\displaystyle e^{\cos x}[e^{i(\sin(x)+x)}+e^{-i(\sin(x)+x)}]=2\,e^{\cos(x)}(\cos(\sin(x)+x)\!}
e
cos
x
[
e
i
(
sin
(
x
)
+
x
)
−
e
−
i
(
sin
(
x
)
+
x
)
]
=
2
i
e
cos
(
x
)
(
sin
(
sin
(
x
)
+
x
)
{\displaystyle e^{\cos x}[e^{i(\sin(x)+x)}-e^{-i(\sin(x)+x)}]=2\,i\,e^{\cos(x)}(\sin(\sin(x)+x)\!}
sonuç olarak
e
e
i
x
+
i
x
+
e
e
−
i
x
−
i
x
2
=
e
cos
(
x
)
(
cos
(
sin
(
x
)
+
x
)
{\displaystyle {\frac {e^{e^{ix}+ix}+e^{e^{-ix}-ix}}{2}}=e^{\cos(x)}(\cos(\sin(x)+x)\!}
e
e
i
x
+
i
x
−
e
e
−
i
x
−
i
x
2
i
=
e
cos
(
x
)
(
sin
(
sin
(
x
)
+
x
)
{\displaystyle {\frac {e^{e^{ix}+ix}-e^{e^{-ix}-ix}}{2\,i}}=e^{\cos(x)}(\sin(\sin(x)+x)\!}
elde edilir.
e
cos
x
[
e
i
(
sin
(
x
)
+
x
)
+
e
−
i
(
sin
(
x
)
+
x
)
]
=
2
e
cos
(
x
)
(
cos
(
sin
(
x
)
+
x
)
{\displaystyle e^{\cos x}[e^{i(\sin(x)+x)}+e^{-i(\sin(x)+x)}]=2\,e^{\cos(x)}(\cos(\sin(x)+x)\!}
e
cos
x
[
e
i
(
sin
(
x
)
+
x
)
−
e
−
i
(
sin
(
x
)
+
x
)
]
=
2
i
e
cos
(
x
)
(
sin
(
sin
(
x
)
+
x
)
{\displaystyle e^{\cos x}[e^{i(\sin(x)+x)}-e^{-i(\sin(x)+x)}]=2\,i\,e^{\cos(x)}(\sin(\sin(x)+x)\!}
ifadesinde üs ifadesindeki x yerine y koyarak formülü daha da genelleştirebiliriz.Çünkü köşeli parantezin dışında üsse cos(x) ve x bağımsız olarak konup birleştirilmiştir,cos(x) değiştirilmezken x yerine y konabilir.
e
cos
x
[
e
i
(
sin
(
x
)
+
y
)
+
e
−
i
(
sin
(
x
)
+
y
)
]
=
2
e
cos
(
x
)
(
cos
(
sin
(
x
)
+
y
)
{\displaystyle e^{\cos x}[e^{i(\sin(x)+y)}+e^{-i(\sin(x)+y)}]=2\,e^{\cos(x)}(\cos(\sin(x)+y)\!}
e
cos
x
[
e
i
(
sin
(
x
)
+
y
)
−
e
−
i
(
sin
(
x
)
+
y
)
]
=
2
i
e
cos
(
x
)
(
sin
(
sin
(
x
)
+
y
)
{\displaystyle e^{\cos x}[e^{i(\sin(x)+y)}-e^{-i(\sin(x)+y)}]=2\,i\,e^{\cos(x)}(\sin(\sin(x)+y)\!}
Buradaki ifadeler
e
i
x
(
e
i
x
)
=
e
i
x
[
cos
(
x
)
+
i
sin
(
x
)
]
{\displaystyle e^{ix(e^{ix})}=e^{ix[\cos(x)+i\sin(x)]}\!}
e
−
i
x
(
e
−
i
x
)
=
e
−
i
x
[
cos
(
x
)
−
i
sin
(
x
)
]
{\displaystyle e^{-ix(e^{-ix})}=e^{-ix[\cos(x)-i\sin(x)]}\!}
veya
e
i
x
(
e
i
x
)
=
[
cos
(
x
)
+
i
sin
(
x
)
]
[
cos
(
x
)
+
i
sin
(
x
)
]
{\displaystyle e^{ix(e^{ix})}=[\cos(x)+i\sin(x)]^{[\cos(x)+i\sin(x)]}\!}
e
−
i
x
(
e
−
i
x
)
=
[
cos
(
x
)
−
i
sin
(
x
)
]
[
cos
(
x
)
−
i
sin
(
x
)
]
{\displaystyle e^{-ix(e^{-ix})}=[\cos(x)-i\sin(x)]^{[\cos(x)-i\sin(x)]}\!}
eşitliğidir.
e
i
x
(
e
i
x
)
=
e
i
x
cos
(
x
)
−
x
s
i
n
(
x
)
{\displaystyle e^{ix(e^{ix})}=e^{ix\cos(x)-xsin(x)}\!}
e
−
i
x
(
e
−
i
x
)
=
e
−
i
x
cos
(
x
)
−
x
s
i
n
(
x
)
{\displaystyle e^{-ix(e^{-ix})}=e^{-ix\cos(x)-xsin(x)}\!}
e
−
x
sin
(
x
)
cos
(
x
cos
(
x
)
)
=
e
i
x
(
e
i
x
)
+
e
−
i
x
(
e
−
i
x
)
2
=
cos
(
x
e
i
x
)
{\displaystyle e^{-x\sin(x)}{\cos(x\cos(x))}={\frac {e^{ix(e^{ix})}+e^{-ix(e^{-ix})}}{2}}=\cos(xe^{ix})\!}
e
−
x
sin
(
x
)
sin
(
x
cos
(
x
)
)
=
e
i
x
(
e
i
x
)
−
e
−
i
x
(
e
−
i
x
)
2
i
=
sin
(
x
e
i
x
)
{\displaystyle e^{-x\sin(x)}{\sin(x\cos(x))}={\frac {e^{ix(e^{ix})}-e^{-ix(e^{-ix})}}{2\,i}}=\sin(xe^{ix})\!}
x yerine -x konursa;
e
−
x
sin
(
x
)
(
−
sin
(
x
cos
(
x
)
)
)
=
e
−
i
x
(
e
−
i
x
)
−
e
i
x
(
e
i
x
)
2
i
=
sin
(
x
e
−
i
x
)
{\displaystyle e^{-x\sin(x)}{(-\sin(x\cos(x)))}={\frac {e^{-ix(e^{-ix})}-e^{ix(e^{ix})}}{2\,i}}=\sin(xe^{-ix})\!}
cos
(
x
e
i
x
)
+
sin
(
x
e
−
i
x
)
=
e
−
x
sin
(
x
)
[
cos
(
x
cos
(
x
)
)
−
sin
(
x
cos
(
x
)
)
]
{\displaystyle \cos(xe^{ix})+\sin(xe^{-ix})={e^{-x\sin(x)}}{[{\cos(x\cos(x))}-{\sin(x\cos(x))}]}\!}
Eric Temple Bell 'e atfedilmiştir.
∑
n
=
0
∞
B
n
n
!
x
n
=
e
e
x
−
1
.
{\displaystyle \sum _{n=0}^{\infty }{\frac {B_{n}}{n!}}x^{n}=e^{e^{x}-1}.}
Çalışmalar Kavramlar Diğer
![{\displaystyle e^{e^{ix}}=e^{\cos x\,}\,[{\cos(\sin(x))+i\sin(\sin(x))}]\!}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4a7c1c4216cfeefc4fc0bf69f0228fecea956c34)
![{\displaystyle e^{e^{-ix}}=e^{\cos x\,}\,[{\cos(\sin(x))-i\sin(\sin(x))}]\!}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5911e05be9fb3a813d3aae572f9284595e30dd5f)
![{\displaystyle e^{\cos x}[e^{i(\sin(x)+x)}+e^{-i(\sin(x)+x)}]=2\,e^{\cos(x)}(\cos(\sin(x)+x)\!}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/81f1fbff909dcc340d267924002f3b711141d4ee)
![{\displaystyle e^{\cos x}[e^{i(\sin(x)+x)}-e^{-i(\sin(x)+x)}]=2\,i\,e^{\cos(x)}(\sin(\sin(x)+x)\!}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a07b16b07a5f72e2ca911ff0002de35781a6f14a)
![{\displaystyle e^{\cos x}[e^{i(\sin(x)+y)}+e^{-i(\sin(x)+y)}]=2\,e^{\cos(x)}(\cos(\sin(x)+y)\!}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7a169575966b677f231f88653bbf8575bb25b4c9)
![{\displaystyle e^{\cos x}[e^{i(\sin(x)+y)}-e^{-i(\sin(x)+y)}]=2\,i\,e^{\cos(x)}(\sin(\sin(x)+y)\!}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/42d0330142786f45528e76dd055637c4f0ff91f5)
![{\displaystyle e^{ix(e^{ix})}=e^{ix[\cos(x)+i\sin(x)]}\!}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/59013f812794ee69025baeabd48a9c222200e876)
![{\displaystyle e^{-ix(e^{-ix})}=e^{-ix[\cos(x)-i\sin(x)]}\!}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/59d8a75689bb3478dac6f7c9557a8109d20ccbe2)
![{\displaystyle e^{ix(e^{ix})}=[\cos(x)+i\sin(x)]^{[\cos(x)+i\sin(x)]}\!}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4a12ab1bc944a4cdf6287ac825ca54a440a9b08e)
![{\displaystyle e^{-ix(e^{-ix})}=[\cos(x)-i\sin(x)]^{[\cos(x)-i\sin(x)]}\!}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6287c7c71b069748c03087201be21a7b3c5fb952)
![{\displaystyle \cos(xe^{ix})+\sin(xe^{-ix})={e^{-x\sin(x)}}{[{\cos(x\cos(x))}-{\sin(x\cos(x))}]}\!}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/990484eb15c8d9ee7a2ac550f97673c33f031cd0)
