自然常数来源于复利问题,假如本金为$a$, 年利率为$r$, 则一年后连本带利
\[amount = a(1+r)\]假如存款人和银行修改约定为一年结算2次,即半年结算一次,利息也减半为$\dfrac{r}{2}$,则一年后连本带利
\[amount = a\left(1+\dfrac{r}{2}\right)^2\]更进一步,假如存款人和银行修改约定为一年结算$n$次,即$\dfrac{1}{n}$年结算一次,利息也减少为$\dfrac{r}{n}$,则一年后连本带利
\[amount = a\left(1+\dfrac{r}{n}\right)^n\]是不是$n$越大,最后得到的金额$amount$也越大呢?我们可以通过求$amount$的极限来验证
\[amount = \lim_{n\to\infty} a\left(1+\dfrac{r}{n}\right)^n = a\lim_{n\to\infty} \left(1+\dfrac{1}{\dfrac{n}{r}}\right)^{\tfrac{n}{r}r} = a\left[\lim_{\tfrac{n}{r}\to\infty} \left(1+\dfrac{1}{\dfrac{n}{r}}\right)^{\tfrac{n}{r}}\right]^r = a\left[\lim_{n\to\infty} \left(1+\dfrac{1}{n}\right)^{n}\right]^r\]上式中$a$和$r$都是常数,我们只要计算$\left(1+\dfrac{1}{n}\right)^{n}$的极限值就行:
\[\lim_{n\to\infty} \left(1+\dfrac{1}{n}\right)^{n}\]参下表,当$n$值在不断增加时,$\left(1+\dfrac{1}{n}\right)^n$越来越稳定,趋近于$2.7182820\ldots$,这就是我们要得到的极限值,一般用$e$来表示,近似于2.718
| $n$ | $\left(1+\dfrac{1}{n}\right)^n$ | 
|---|---|
| 1 | 2 | 
| 10 | 2.59374246 | 
| 100 | 2.704813829 | 
| 1000 | 2.716923932 | 
| 10000 | 2.718145927 | 
| 100000 | 2.718268237 | 
| 1000000 | 2.718280469 | 
| 10000000 | 2.718281694 | 
| 100000000 | 2.718281798 | 
| 1000000000 | 2.718282052 | 
| 10000000000 | 2.718282053 | 
所以,回到前面提到的问题,假如本金为$a$, 年利率为$r$,则一年后连本带利最多可以得到的金额是
\[amount = a \cdot e^r\]