Leonhard Euler

INHALTSVERZEICHNIS

1. Einleitung

2. Biographie

3. Die Eulersche Zahl
3.1. Die Eulersche Zahl lässt sich mit Hilfe der Exponentialfunktion definieren
3.2. Darstellung der Exponentialreihe
3.3. Darstellung der Reihe für den Logarithmus
3.4. Vereinfachung dere - Funktion
3.5. Der Graph der e - Funktion
3.6. Anwendungsbeispiel der Eulerschen Zahl

4. Der Eulersche Polyedersatz
4.1. Allgemeines zu Polyedern
4.2. Was ist die vollständige Induktion?
4.3. Beweis des Eulerschen Polyedersatzes.
4.4. Zusammenhang zwischen K und E, sowie zwischen K und F
4.5. Die regulären Polyeder
4.6. Der Handball als Polyeder (Anwendungsbeispiel)

5. Schluss

6. Anhang

7. Quellen

8. Versicherung der selbständigen Erarbeitung

1. Einleitung

Wenn man heute Mitmenschen zur Person Leonhard Euler befragt, bekommt man oft nur Gegenfragen zurück, wie: „Hat der nicht etwas mit der Eulerschen Zahl zu tun?“ oder „Gibt es da nicht eine Taste auf dem Taschenrechner?“

Doch für die Mathematiker ist Leonhard Euler brandaktuell. Denn mit Hilfe der Eulerschen Knickformel werden zahlreiche Simulationen des am 11.September 2001 durch Terroranschläge eingestürzte World Trade Center berechnet.

Aber auch im alltäglichen Leben ist Leonhard Euler in der Mathematik nicht mehr wegzudenken. Hier kennt man neben der Eulerschen Zahl, dem Eulerschen Polyedersatz, der Differentialrechnung, viele weitere Errungenschaften von ihm. Er schrieb über 900 wissenschaftliche Arbeiten, darunter waren:

1736 Mechanica

1737 Über Kettenbrüche

1739 Tentamen novae musicae

1744 Theorie der Planetenbewegung

1745 Neue Grundsätze der Artillerie

1746 Nova theoria lucis et colorum

1748 Über die Schwingungen einer Saite

1748 Introductio in analysin infinitorum

1749 Theorie des Schiffbaues

1755 Institutiones calculi differentialis

1770 Institutiones calculi integralis

1770 Vollständige Anleitung zur Algebra

1771 Dioptrica [vgl. Wussing, Arnold,1985 und Bell, 1967]

Nebenbei hat er die Ehre auf dem aktuellen 10 Franken Banknote der Schweiz abgebildet zu sein:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Da ich mich mehr auf die Schulmathematik beziehen möchte, werde ich mich auf die Eulersche Zahl und dem Eulerschen Polyedersatz beschränken.

Die Eulersche Zahl werde ich mit Hilfe der Reihen für die Exponentialfunktion (3.2) und der Logarithmusfunktionen (3.3) darstellen. In 3.6 beziehe ich die Eulersche Zahl auf das alltägliche Leben.

Den Eulerschen Polyedersatz werde ich anhand der vollständigen Induktion beweisen (4.3), wobei ich dieses Beweisverfahren in 4.2 kurz erläutern werde. In 4.5 werde ich mit Hilfe des Eulerschen Polyedersatzes zeigen, dass es nur fünf regelmäßige Polyeder gibt. Anhand eines Anwendungsbeispiels (4.6) werde ich das Thema des Eulerschen Polyedersatzes abschließen.

2. Biographie Leonhard Eulers

Leonhard Euler war einer der bedeutensten Mathematiker des Aufklärungszeitalters. Er wurde am 15. April 1707 in Basel geboren. Sein Vater, Paul Euler war als Pfarrer tätig und seine Mutter war Hausfrau. Paul Euler war ein gebildeter Mann, der sich neben der Theologie auch mit der Mathematik beschäftigte. Durch eine Freundschaft mit den Mathematikern Johann(1)und Jakob(2)Bernoulli erkannte man das Talent Leonhard Eulers für die Mathematik. So unterrichtete Johann Bernoulli „Leonhard Euler zusammen mit seinen eigenen Söhnen Nikolaus(3)und Daniel(4)in Mathematik“[Wussing, Arnld, S. 248]. 1724 bekam Euler den Magistertitel. Mit 19 erhielt Euler eine Einladung von der russischen Zarin Katharina I(5)um an der Petersburger Akademie der Wissenschaft Karriere zu machen. 1730 bekam er die Physikprofessur und 1733 die Mathematikprofessur. In diesem Jahr heiratete Euler Katharina Gsell mit der er dreizehn Kinder zeugte, wobei nur fünf Kinder überlebten.

Leonhard Eulers erste fruchtbare Schaffensperiode war in den Jahren 1727 bis 1741. Er entwickelte sich in dieser Zeit „zu einer Forscherpersönlichkeit, die an Vielseitigkeit, Produktivität und Wirksamkeit aus der Geschichte der Wissenschaft herausragte“[Wussing, Arnold, S. 248]. Seine Anwendungen bezogen sich auf technologische Probleme, wie dem Schiffsbau, der Astronomie oder der Mechanik.

1741 wechselte Euler zur Berliner Akademie, wo er die zweite 26 jährige Periode erarbeitete. Hierbei betrieb er Forschungsarbeiten für Preußen unter Friedrich I(6). Euler schrieb viele seiner Werke in Berlin, die der Mathematik des 18. Jahrhundertes ihr Gepräge gaben. Darunter war das für die damalige Mathematik bedeutenste Buch „Introductio in analysin infinitorem“ das 1748 in zwei Bänden erschienen ist. Die Bände enthalten Einführungen über die algebraische Analysis, die Theorie der Zahlenreihen, die analytische Geometrie und Kurvendiskussionen. Auch stellt Euler die Regeln rationaler und irrationaler Funktionen dar. Er führte hierbei das Funktionssymbol „f(x)“ ein! Um 1755 versuchte Euler aus den preußischen Diensten entlassen zu werden, da es große „charakterliche und weltanschauliche“[Wussing, Arnold, S. 254] Differenzen zwischen ihm und Friedrich II gab. Dieser ließ ihn aber dreimal abprallen bis Euler schließlich 1766 nach Wunsch von Katharina II(7)mit seiner Familie nach St.

Petersburg an die Akademie zurückkehrte. Noch im gleichen Jahr verlor Euler sein Augenlicht und 1773 seine Frau. Doch durch sein gutes Gedächnis, der Unterstützung von seinem Sohn Johann Albrecht(8)und weiteren Schülern schaffte es Euler erfolgreich weiter zu arbeiten. Ein gutes Drittel seines Lebenswerkes entstand noch unter diesen schwierigen Bedingungen, womit auch die dritte und letzte Schaffensperiode eingeleitet wurde.

1770 erschien in deutscher Sprache das Buch mit dem Titel „Vollständige Anleitung zur Algebra“. Euler diktierte es seinem Gehilfen, der die Schreinerei erlernt hatte.

Hierbei veränderte Euler den Inhalt so lange bis der Gehilfe dieses auch verstand. In den letzten Jahren seines Lebens beschäftiget sich Euler mit der Überarbeitung einiger seiner fast 900 Arbeiten, in denen er Lücken festgestellt hatte.

Am 18.September 1783 starb Leonhard Euler an den Folgen eines Schlaganfalls in St. Petersburg.

[vgl. Wussing, Arnold,1985 und Bell, 1967]

3. Die Eulersche Zahl e

3.1. Die Eulersche Zahl e lässt sich mit Hilfe der Exponentialreihe definieren:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.2. Darstellung der Exponentialreihe

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten