Considere la primera instancia del descubrimiento del número [matemáticas] e [/ matemáticas] a través del siguiente problema de interés compuesto. De Wikipedia (e):
Un contador comienza con $ 1.00 y paga el 100% de interés por año. Si el interés se acredita una vez, al final del año, el valor de la cuenta al final del año será de $ 2.00. ¿Qué sucede si el interés se calcula y se acredita con mayor frecuencia durante el año?
- Si el interés se acredita dos veces al año, cada año dividido en dos períodos = 6 meses , el 50% de la cantidad de dinero existente en la cuenta se agrega adicionalmente a la cuenta, y la cuenta termina con $ 2.25 después de un año.
- Si el interés se acredita cuatro veces al año, cada año dividido en cuatro períodos = 3 meses se agrega un 25%, y la cuenta termina con $ 2.44140625 después de un año.
- Es importante destacar que la cantidad de dinero recibida en el próximo período de tiempo es igual a la tasa de interés (en este caso, 100% por año) multiplicada por el tiempo hasta el próximo período multiplicado por la cantidad actual de dinero. La cantidad de dinero que se recibe a continuación depende de la cantidad actual de dinero.
- … Si el interés se acredita una cantidad infinita de veces al año, suponiendo que pueda hacer el mismo proceso que el anterior, la cuenta termina con [matemáticas] e [/ matemáticas] dólares ($ 2.71828 …) después de un año.
La ecuación para calcular la cantidad total de dinero en la cuenta después de cualquier número de años viene dada por
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[matemáticas] x = x_0 ((1 + 1 / n) ^ n) ^ t [/ matemáticas],
donde [math] x [/ math] es la cantidad total de dinero, [math] x_0 [/ math] es la cantidad de dinero con la que comenzó la cuenta, [math] n [/ math] es la cantidad de veces que el banco decide acreditar el interés todos los años, y [math] t [/ math] es el número de años para los que se deja el dinero en la cuenta. Encontrará que a medida que [math] n [/ math] se acerca al infinito, [math] (1 + 1 / n) ^ n [/ math] se acerca al valor de [math] e [/ math]. Entonces, si el banco decide acreditar la cuenta una cantidad infinita de veces al año, entonces la cantidad de dinero que tiene la cuenta será dada por
[matemáticas] x = x_0 {e ^ t} [/ matemáticas]
Muchos fenómenos naturales se modelan según alguna variante de la ecuación anterior, y todos responden a una pregunta de la siguiente forma:
Dado que tengo algunas “cosas” que pueden producir más “cosas” a un ritmo que solo depende de la cantidad de “cosas” que ya existen , ¿cuántas “cosas” puedo obtener después de un período de tiempo específico?
Tenga en cuenta las dos partes de la respuesta completa en negrita. En el cálculo, esto ilustra la propiedad de la función exponencial [matemática] e ^ t [/ matemática] como la función que satisface la cantidad [matemática] f [/ matemática]:
[matemáticas] \ frac {\ text {d} f} {\ text {d} t} = f [/ matemáticas]
Es decir, la tasa de cambio de [matemáticas] f [/ matemáticas] es igual a [matemáticas] f [/ matemáticas]. Para una aplicación de la ecuación en el mundo real, reemplace “cosas” con alguna cantidad del mundo real como “dinero”, “concentración química” o “número de bacterias” y busque en Google la pregunta para encontrar ejemplos interminables.