Экспонента, е в степени х
Определение
- Экспонента
- – это показательная функция y(x) = e x , производная которой равна самой функции.
Экспоненту обозначают так e x  , exp (x ) или Exp (x ) .
e x  ≡ exp (x ) ≡ Exp (x )
Число e
Основанием степени экспоненты является число e. Это иррациональное число. Оно примерно равно
е ≈ 2,718281828459045...
Число e определяется через предел последовательности. Это, так называемый, второй замечательный предел:
e = limn → ∞ ( 1 + 1n  ) n  .
Также число e можно представить в виде ряда:
e = 2 + 12! + 13! + 14! + ... + 1n! + ... .
График экспоненты
На графике представлена экспонента, е в степени х.
y(x) = е х
На графике видно, что экспонента монотонно возрастает.
Формулы
Основные формулы такие же, как и для показательной функции с основанием степени е .
e x  ⋅ e y  = e x + y  ;
(e x ) y  = e xy  = (e y ) x  ;
e – x  = 1e x  ; e x e y  = e x – y  ;
e ln x  = x, (x > 0 ); ln (e x ) = x .
Выражение показательной функции с произвольным основанием степени a через экспоненту:
a x  = e x ⋅ ln a  .
См. также раздел "Показательная функция" >>>
Частные значения
Пусть y(x) = e x . Тогда
y(0 ) = e 0  = 1; y(1 ) = e 1  = e; y(– 1 ) = e – 1  = 1e .
Свойства экспоненты
Экспонента обладает свойствами показательной функции с основанием степени е > 1 .
Область определения, множество значений
Экспонента y(x) = e x определена для всех x .
Ее область определения:
– ∞ < x + ∞ .
Ее множество значений:
0 < y < + ∞ .
Экстремумы, возрастание, убывание
Экспонента является монотонно возрастающей функцией, поэтому экстремумов не имеет. Основные ее свойства представлены в таблице.
| y = е х | |
| Область определения | – ∞ < x < + ∞ |
| Область значений | 0 < y < + ∞ |
| Монотонность | монотонно возрастает |
| Нули, y = 0 | нет |
| Точки пересечения с осью ординат, x = 0 | y = 1 |
| limx →  + ∞ e x  | + ∞ |
| limx →  – ∞ e x  | 0 |
Обратная функция
Обратной для экспоненты является натуральный логарифм.
ln e x  = x ;
e ln y  = y, y > 0 .
Производная экспоненты
Производная е в степени х равна е в степени х:
(e x ) ′ = e x  .
Производная n-го порядка:
( e x  ) (n )  = e x  .
Вывод формул > > >
Интеграл
∫ e x  dx = e x  + C
См. также раздел "Таблица неопределенных интегралов" >>>
Комплексные числа
Действия с комплексными числами осуществляются при помощи формулы Эйлера:
e ix  = cos x + i sin x ,
где i есть мнимая единица:
i 2  = – 1 .
Выражения через гиперболические функции
sh x = e x  – e – x 2 ; ch x = e x  + e – x 2 ;
e x  = ch x + sh x .
Выражения через тригонометрические функции
sin x = e ix  – e – ix 2i ; cos x = e ix  + e – ix 2 ;
e ix  = cos x + i sin x ;
e x  = cos ix – i sin ix .
Разложение в степенной ряд
e x  = ∞Σn = 0 x n n! = 1 + x + x 2 2! + x 3 3! + x 4 4! + ...
Использованная литература:
И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев, Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов, «Лань», 2009.
Автор: Олег Одинцов. Опубликовано: Изменено: