¿Podría explicarme el valor de E en matemáticas en palabras comunes?

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

[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.

Supongo que te refieres a e (las matemáticas distinguen entre mayúsculas y minúsculas y, a menudo, también distinguen entre fuentes), lo que significa que si usamos mayúsculas o minúsculas, o una tipografía diferente, el significado es diferente.

El número [math] e [/ math] es una constante especial como [math] \ pi [/ math]. Este número no tiene una representación decimal final, y el decimal no se repite. El valor es aproximadamente [matemática] e = 2.718281828 [/ matemática] (parece que se repetirá, pero el patrón se rompe en el siguiente dígito).

Eso es solo una aproximación, la fórmula es [matemática] e = 1 + \ frac1 {1!} + \ Frac1 {2!} + \ Dots [/ math]. (Tenga en cuenta que el signo de exclamación significa ‘factorial’, que significa multiplicar el número por los números enteros más pequeños, por ejemplo, [math] 4! = 4 \ times 3 \ times 2 \ times 1 [/ math].) Esto es lo mejor que puedo para palabras comunes, no puedes entender [matemáticas] e [/ matemáticas] sin saber sobre sumas de series, o la idea de límites, o conceptos de cálculo.

Aquí hay un buen ejercicio: puede usar una hoja de cálculo o una calculadora, agregue los términos de la fórmula para [matemática] e [/ matemática] hasta que pueda encontrar el [decimal] 10 [/ matemático] decimal.

Eso no explica por qué esta constante es útil. Crece por todo el lugar, pero principalmente en el cálculo. La función [matemática] e ^ x [/ matemática] es la única función para la cual el gradiente es la función misma. Se puede representar como una serie [matemática] e ^ x = 1 + \ frac {x} {1!} + \ Frac {x ^ 2} {2!} + \ Dots [/ math].

Digamos que tienes 1 dólar. Vas al banco y, por agradables que sean, toman tu dólar y te dan el 100% de interés por año. En el transcurso de 1 año, obtienes 1 * 1 = 100 centavos de interés, dejándote con 2,00 dólares. Ahora, ¿y si quisieras tu tasa de interés por día? Digamos que son generosos y le dan un interés del 100/365% al ​​año. Esto es un poco mejor, porque el dinero ganado por intereses también gana intereses, por lo que crece un poco más rápido. Usted gana 1.00 * 1.00 / 365 = 0.00027 … dólares al día Si desea saber su cantidad final de dinero después de 1 año, el interés indica que lo eleva al poder.

[matemáticas] 1 * (1+ (1/365)) ³⁶⁵ = 2.71456748… [/ matemáticas] dólares. ¿Recuerdas que dije que obtienes más?

La tasa efectiva al año que ganó es ([matemáticas] 1 + 1/365) ^ {365} = 2.71456748 … [/ matemáticas]

Si seguimos aumentando este número (digamos la cantidad de interés por segundo) y elevándolo a ese poder, el valor de interés al año tiende a la constante [matemáticas] e [/ matemáticas], la constante de crecimiento inmediato. Este ejemplo de 365 / lapso de tiempo (en este ejemplo 1 día al año), en realidad es bastante cercano al valor de [math] e [/ math]. Si dijera que dejaría la cantidad / intervalo de tiempo ^ intervalo de tiempo, con el intervalo de tiempo tendiendo al infinito, obtendría [matemáticas] e [/ matemáticas].

[matemáticas] e [/ matemáticas] es útil en matemáticas, porque tiene una propiedad especial: si grafica [matemáticas] e ^ x [/ matemáticas], [matemáticas] [/ matemáticas] puede dibujar una línea lineal en cualquier punto en el gráfico que toca el gráfico. El gradiente de esa línea (la cantidad que crece la línea cada vez que x aumenta en 1), es igual a [math] e ^ x [/ math], esta es una propiedad única. Esto es especialmente útil en el área de Cálculo, el estudio de gradientes y áreas bajo curvas.

Espero que esta respuesta te haya ayudado con tu pregunta.