基礎(chǔ)概念?
e,一個(gè)你常常在數(shù)學(xué)公式中能看到的符號(hào)。
它有很多名稱 自然常數(shù),歐拉數(shù),納皮爾常數(shù)。
和 π 類似,它也是一個(gè) 無限不循環(huán)小數(shù),它的值大約為:2.718281828459。
e 的意義?
說 e 是“一個(gè)近似 2.71828...” 的數(shù),無異于說 π 是“一個(gè)近似 3.14159...” 的數(shù)。非常正確,但讓人難以理解。
π 是所有圓的周長(zhǎng)和其半徑的比值。它是所有圓周的固有基本比例。它影響了圓、球、圓柱等的周長(zhǎng)、面積、體積和表面積的計(jì)算。π很重要,它告訴我們所有的圓都是相關(guān)的,更不必說三角函數(shù)(sin,cos,tan)都是從圓導(dǎo)出的。
類似地,我們可以這樣理解 e:
e 是所有持續(xù)增長(zhǎng)過程,共享的基本增長(zhǎng)率。
以此類推,第 n 年后,他總共要還 2^n 塊錢。公式長(zhǎng)這樣:
這個(gè)公式還能換一種寫法,更直觀地體現(xiàn)出 100% 的利息:
更進(jìn)一步,增長(zhǎng)率我們也替換為變量,來考慮各種利率的情況(比如 25%, 50%, 200% 等等)。那么新公式就能改成:
return 就代表了回報(bào)率(增長(zhǎng)率)。
2. 加快利滾利???
現(xiàn)在讓咱們貪婪一點(diǎn),年利率保持 100% 不變,但計(jì)算利息的頻次從一年縮短為半年。
那么一年以后你會(huì)賺多少錢呢?
在半年的時(shí)候,你會(huì)提前獲得一半的利息,這時(shí)共獲利 1.5 元。
但是當(dāng)?shù)搅艘荒甑臅r(shí)候,你仍然只能得到 2 元嗎?
錯(cuò)了!你忘了計(jì)算半年時(shí)多出來的 0.5 元利息了,它也要利滾利,生成自己的利息。
所以正確答案是一年后,連本帶利共 2.25 元。比按年結(jié)算多出了 0.25 元。
讓我們回到公式,如何表達(dá)兩個(gè)半年 50% 的增長(zhǎng):
3. faster!???
更進(jìn)一步!現(xiàn)在你嘗到了頻繁計(jì)算復(fù)利的甜頭。讓我們改為每個(gè)季度計(jì)算利息一次。
總收益變得更大了。
4. fastest!???
那么,如果每天、每小時(shí)、每秒、乃至每一瞬間都計(jì)算一次利息,不是時(shí)就可以把利息滾到無限大,從此實(shí)現(xiàn)財(cái)富自由了呢?
n - (1 + 100% /n) ^ n
1 - 2
2 - 2.25
3 - 2.37
5 - 2.488
10 - 2.5937
100 - 2.7048
1,000 - 2.7169
10,000 - 2.71814
100,000 - 2.718268
1,000,000 - 2.7182804
... - ...
很遺憾,不行。
但你會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)間隔足夠小以后,最后的總額無限趨近于 e 的值...我們成功地制造了e。
由此,也就得出了數(shù)學(xué)中表達(dá) e 的公式:
這個(gè)極限最終會(huì)收斂于一個(gè)值,這個(gè)已經(jīng)被證明過。正如你所見,不管我們把時(shí)間分的多么多么的短,我們得到的總回報(bào)最終停留在了2.718附近。
可是 e 有什么用呢??
現(xiàn)在我們知道,數(shù)字 e(2.718...) 是一個(gè)周期以 100% 的復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)的最大結(jié)果。
但是這個(gè)數(shù)有什么用呢?
當(dāng)增長(zhǎng)基數(shù)改變??
依然用借款來舉例,假設(shè)年利率 100%,且持續(xù)復(fù)利(雖然現(xiàn)實(shí)中不可能這樣)。
我們一開始有 1 元,那么一年后我們連本帶息能得到 e 元。
如果我們一開始有 2 元,但復(fù)利的條件沒有變化,那么一年后我們能得到 2e 元。
以此類推,如果有 114.514 元,一年最終也會(huì)變成 114.514e 元。
當(dāng)增長(zhǎng)率改變??
如果增長(zhǎng)率不是 100%,而是 50%,e 還能起作用嗎?
看回公式,50% 的單位時(shí)間內(nèi)的復(fù)合增長(zhǎng)率是這樣的:
記住 50% 是這段時(shí)間內(nèi)的總回報(bào)率,n 是為了獲得復(fù)合增長(zhǎng)而將這個(gè)過程分割的次數(shù)。
如果我們?nèi)?n = 50,我們可以把整段增長(zhǎng)分為 50 次,每一段都增長(zhǎng)了 1%。
為了探究 50% 增長(zhǎng)率與 e(100% 增長(zhǎng)率) 的關(guān)系,我們用同樣的方法處理 e。
我們假定 100% 增長(zhǎng)的情況下,n = 100 (將增長(zhǎng)分割為 100 段)。公式如下:
似乎有些關(guān)系了。
+ 在 100% 增長(zhǎng)率的情況下,近似等于以 1% 的增長(zhǎng)重復(fù)了 100 次;(左)
+ 在 50% 增長(zhǎng)率的情況下,近似等于以 1% 的增長(zhǎng)重復(fù)了 50 次;(右)
它們的區(qū)別只在于,50% 增長(zhǎng)的段數(shù)比 100% 少了一半:
因此我們可以認(rèn)為,在單位時(shí)間內(nèi),增長(zhǎng)率 r 的最大復(fù)合增長(zhǎng)為:e^r。
+ 50% 增長(zhǎng)率的最大復(fù)合增長(zhǎng)為 e^0.5
+ 300% 增長(zhǎng)率的最大復(fù)合增長(zhǎng)為 e^3
+ 0.1% 增長(zhǎng)率的最大復(fù)合增長(zhǎng)為 e^0.01
由此可得出不同增長(zhǎng)率下,表示最大復(fù)合增長(zhǎng)的公式:
因此也可以得到,2 年 300% 的增長(zhǎng),等同于 3 年 200% 的增長(zhǎng)。
time 可以代表增長(zhǎng)的時(shí)間,而 rate 代表增長(zhǎng)的效率。
意義?
只要系統(tǒng)以指數(shù)形式持續(xù)增長(zhǎng),e 就會(huì)出現(xiàn):人口、放射性衰變、利息計(jì)算等等。即使是不平滑增長(zhǎng)的鋸齒狀系統(tǒng),也可以用 e 來近似。
就像每個(gè)數(shù)字都可以看作是 1(基本單位)的縮放版,每個(gè)圓都可以看作是單位圓(半徑 1)的縮放版,每個(gè)增長(zhǎng)率都可以看作是 e(單位增長(zhǎng),完全復(fù)合)的縮放版。
因此,e 并不是一個(gè)晦澀難懂、看似隨機(jī)的數(shù)字。
e 所代表的理念是,所有持續(xù)增長(zhǎng)的系統(tǒng),都是一個(gè)共同增長(zhǎng)率(e)的縮放版本。
一些例子?
這里就列舉參考原文的一些好例子,外加一個(gè)阮一峰大神提到的72法則。
例1:魔法水晶?
假設(shè)你有 300kg 魔法水晶,它們每時(shí)每刻都在以 100% 速度增長(zhǎng),那么 10 天后你會(huì)有多少水晶?
300 * e^10 ≈ 6607939.73 kg
例2:最大利率?
設(shè)我的銀行賬戶中有120元,利息是5%。銀行很慷慨,并且想要給我最可能大的復(fù)合增長(zhǎng)率,十年后我有多少錢?
120 * e^(0.05 * 10) ≈ 197.84 元
例3:半衰期?
一種放射性物質(zhì),其每年的連續(xù)復(fù)合衰變率是100%,問10kg的該物質(zhì)經(jīng)過3年后還剩多少?
10 * e^(-1 * 3) ≈ 0.498 kg
例4: 72 法則?
72法則是金融學(xué)上的一種概念,用于估算投資本金翻倍所需的時(shí)間。
具體來說,它基于一個(gè)假設(shè):以 1% 的復(fù)利來計(jì)息,本金在大約72年后會(huì)翻倍。
e^(0.01 * t) = 2
t ≈ 69.315
我們可以將 69.315 近似為 72。(之所以選用72,是因?yàn)樗休^多因數(shù),容易被整除,更方便計(jì)算。)
用這個(gè) 72 我們能快速估算增長(zhǎng)翻倍的時(shí)間。
例:假設(shè)年增長(zhǎng)率為20%,那么需要多少年才能翻一番?
答:72÷20=3.6年





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