“ 中國古代數(shù)學有著輝煌的成就,今天大小吳將為大家介紹在中國數(shù)學史上非常著名的中國剩余定理。
1 韓信點兵問題 這個問題首先要從一個叫做“韓信點兵”的故事說起。秦末時期,楚漢相爭,漢初三杰之一的韓信有一次帶1500名兵士打仗,戰(zhàn)死四五百人。
為了統(tǒng)計剩余士兵的個數(shù),韓信令士兵3人一排,多出2人;5人一排,多出4人;7人一排,多出6人。韓信據(jù)此很快說出人數(shù):1049人。
漢軍本來就十分信服韓信大將軍,經(jīng)此之后就更加相信韓信是“天神下凡,神機妙算",于是士氣大振,鼓聲喧天,在接下來的戰(zhàn)役中漢軍步步緊逼,楚軍亂作一團,大敗而逃。韓信由此名揚天下,被后世譽為“兵仙“,“神帥”。
那么韓信是如何快速算出士兵人數(shù)的呢?韓信點兵問題可以用現(xiàn)代數(shù)學語言描述如下:若士兵人數(shù)是,則有除以3余2,除以5余4,除以7余6.我們也可以用同余式來表示這個問題:我們發(fā)現(xiàn),若將,則可以同時被3、5、7整除,即 所以一定是3、5、7的最小公倍數(shù)的整數(shù)倍,由于3、5、7兩兩互素,則 所以 即 其中是正整數(shù),當時 這樣,韓信就計算出了剩余士兵的人數(shù)。2 孫子算經(jīng)與物不知數(shù)問題 實際上,這類問題就是在求解初等數(shù)論中的同余方程組。
在數(shù)學史上韓信點兵問題也被稱為物不知數(shù)問題,最早記載于一千多年前的《孫子算經(jīng)》中:“ 今有物不知其數(shù),三三數(shù)之剩二,五五數(shù)之剩三,七七數(shù)之剩二,問物幾何?轉化為現(xiàn)代數(shù)學語言,即解整數(shù)滿足的同余式 這個問題和上文所說的韓信點兵問題類似,但是,它不具備上一個問題那么好的性質,因為無論使加上或減去一個數(shù),都無法同時被3、5、7整除。那么,這個問題該如何解決呢?宋朝數(shù)學家秦九韶于1247年《數(shù)書九章》卷一、二《大衍類》對“物不知數(shù)”問題做出了完整系統(tǒng)的解答。
明朝數(shù)學家程大位將解法編成易于上口的《孫子歌訣》:“ 三人同行七十稀,五樹梅花廿一支(二十一),七子團圓正半月,除百零五使得知。這首詩的意思是:將除以3得到的余數(shù)乘以70,將除以5得到的余數(shù)乘以21,將除以7得到的余數(shù)乘以15,全部加起來后除以105得到的余數(shù)就是答案。
根據(jù)這個算法,可得:因此物不知數(shù)問題的最小正整數(shù)解即為,事實上,23確實滿足除以3余2,除以5余3,除以7余2,這個問題的通解為 其中是自然數(shù)。3 中國剩余定理 對于這個問題,如果是一般情況,該如何處理呢?例如,有同余式:我們把這個問題分解成三個同余式方程組 那么初始問題就有最小正整數(shù)解 因此只要能找到滿足條件的即可。
以為例,由同余式可得,因此 所以存在使得 因此 其中的存在性可以證明,因為有如下定理:“ 若,則必然存在使得 對于這個定理的證明,可以考慮集合中的最小正整數(shù),只要證明這個最小正整數(shù)就是1即可。考慮其中最小的正整數(shù),,只需證明且,由于互素,所以只能為1.這件事可以用反證法證明:若不能整除,則必有 因此 因此余數(shù)也可以表示成一個整數(shù)乘以加上另一個整數(shù)乘以的形式,又因為是小于的,這就和最開始的假設是最小的正整數(shù)相矛盾了,因此必有 因此存在性得證。
事實上這樣的不僅存在,而且也比較好尋找,其中70就是既能被5、7同時整除又能除以3余1的最小正整數(shù),所以,同理可得,,因此這類問題就有了通解:原來上面的古詩中出現(xiàn)的70、21、15這三個數(shù)是這么來的!一般來講,給定個不同的素數(shù),則同余方程組 一定是有解的,求解這個問題只需構造基礎解系:因此有 因為都是素數(shù),因此的存在性是顯然的。求解上述問題的過程與方法就稱為“中國剩余定理”,又稱為“孫子定理”。
中國剩余定理的傳播最早在1852年由英國來華傳教士偉烈亞力將《孫子算經(jīng)》中“物不知數(shù)”問題的解法傳至歐洲。1874年,英國數(shù)學家馬西森指出此法符合1801年由高斯得出的關于同余式解法的一般性定理,因而西方稱之為“中國剩余定理”,成為了初等數(shù)論中非常重要的一個定理。
墨菲定律(Murphy's Law),亦稱莫非定律、莫非定理、或摩菲定理,是西方世界常用的俚語。墨菲定律主要內容是:事情如果有變壞的可能,不管這種可能性有多小,它總會發(fā)生。比如你衣袋里有兩把鑰匙,一把是你房間的,一把是汽車的,如果你現(xiàn)在想拿出車鑰匙,會發(fā)生什么?是的,你往往是拿出了房間鑰匙。
“墨菲法則”、“派金森定理”和“彼得原理”并稱為二十世紀西方文化中最杰出的三大發(fā)現(xiàn)。知道是誰發(fā)現(xiàn)了這個定律嗎?你能相信它不是由哲學家、牧師、文學家或是科學家創(chuàng)造,而是一名工程師的即興發(fā)揮嗎?
愛德華·墨菲(Edward A. Murphy)是一名工程師,他曾參加美國空軍于 1949年進行的MX981實驗。這個實驗的目的是為了測定人類對加速度的承受極限。其中有一個實驗項目是將16個火箭加速度計懸空裝置在受試者上方,當時有兩種方法可以將加速度計固定在支架上,而不可思議的是,竟然有人有條不紊地將16個加速度計全部裝在錯誤的位置。于是墨菲作出了這一著名的論斷,并被那個受試者在幾天后的記者招待會上引用。
幾個月后這一“墨菲定律”被廣泛引用在與航天機械相關的領域。經(jīng)過多年,這一“定律”逐漸進入習語范疇,其內涵被賦予無窮的創(chuàng)意,出現(xiàn)了眾多的變體,其中最著名的一條也被稱為 Finagle's Law(菲納格定律),具體內容為:If anything can go wrong, it will.(會出錯的,終將會出錯。)。這一定律被認為是對"墨菲定律"最好的模仿和闡述。 墨菲定律(Murphy's Law)緣于美國一位名叫墨菲的上尉。他認為他的某位同事是個倒霉蛋,不經(jīng)意說了句笑話:“如果一件事情有可能被弄糟,讓他去做就一定會弄糟。”
這句話迅速流傳。經(jīng)過多年,這一“定律”逐漸進入習語范疇,其內涵被賦予無窮的創(chuàng)意,出現(xiàn)了眾多的變體,“如果壞事有可能發(fā)生,不管這種可能性多么小,它總會發(fā)生,并引起最大可能的損失”、“If anything can go wrong, it will.(會出錯的,終將會出錯)”、“笑一笑,明天未必比今天好。”“東西越好,越不中用”、“別試圖教豬唱歌,這樣不但不會有結果,還會惹豬不高興!”
墨菲定律的原句是這樣的:If there are two or more ways to do something, and one of those ways can result in a catastrophe, then someone will do it.(如果有兩種選擇,其中一種將導致災難,則必定有人會作出這種選擇。)
“墨菲定律”誕生于20世紀中葉,這正是一個經(jīng)濟飛速發(fā)展,科技不斷進步,人類真正成為世界主宰的時代。在這個時代,處處彌漫著樂觀主義的精神:人類取得了對自然、對疾病以及其他限制的勝利,并將不斷擴大優(yōu)勢;我們不但飛上了天空,而且飛向太空……我們能夠隨心所欲地改造世界的面貌,這一切似乎昭示著:一切問題都是可以解決的。無論是怎樣的困難和挑戰(zhàn),我們總能找到一種辦法或模式戰(zhàn)而勝之。
在中國古代大約是西漢的數(shù)學著作《周髀算經(jīng)》中記錄著商高同周公的一段對話。周公問商高:“天不可階而升,地不可將盡寸而度。”天的高度和地面的一些測量的數(shù)字是怎么樣得到的呢?
商高說:“故折矩以為勾廣三,股修四,經(jīng)隅五。”
在中國古代,人們把彎曲成直角的手臂的上半部分稱為“勾”,下半部分稱為“股”。商高答話的意思是:當直角三角形的兩條直角邊分別為3(短邊)和4(長邊)時,徑隅(就是弦)則為5。以后人們就簡單地把這個事實說成“勾三股四弦五”。由于勾股定理的內容最早見于商高的話中,所以人們就把這個定理叫做“商高定理”。
擴展資料:
最早應用:
從很多泥板記載表明,巴比倫人是世界上最早發(fā)現(xiàn)“勾股定理”的,這里只舉一例。例如公元前1700年的一塊泥板(編號為BM85196)上第九題,大意為“有一根長為5米的木梁(AB)豎直靠在墻上,上端(A)下滑一米至D。問下端(C)離墻根(B)多遠?”
他們解此題就是用了勾股定理, 設AB=CD=l=5米,BC=a,AD=h=1米,則BD=l-h=5-1米=4米 ∵a=√[l2-(l-h)2]=√[52-(5-1)2]=3米,∴三角形BDC正是以3、4、5為邊的勾股三角形。
《周髀算經(jīng)》中勾股定理的公式與證明 《周髀算經(jīng)》算經(jīng)十書之一。約成書于公元前二世紀,原名《周髀》,它是中國最古老的天文學著作,主要闡明當時的蓋天說和四分歷法。唐初規(guī)定它為國子監(jiān)明算科的教材之一,故改名《周髀算經(jīng)》。
首先,《周髀算經(jīng)》中明確記載了勾股定理的公式:“若求邪至日者,以日下為勾,日高為股,勾股各自乘,并而開方除之,得邪至日”(《周髀算經(jīng)》上卷二) 而勾股定理的證明呢,就在《周髀算經(jīng)》上卷一—— 昔者周公問于商高曰:“竊聞乎大夫善數(shù)也,請問昔者包犧立周天歷度——夫天可不階而升,地不可得尺寸而度,請問數(shù)安從出?”
商高曰:“數(shù)之法出于圓方,圓出于方,方出于矩,矩出于九九八十一。故折矩,以為勾廣三,股修四,徑隅五。既方之,外半其一矩,環(huán)而共盤,得成三四五。兩矩共長二十有五,是謂積矩。故禹之所以治天下者,此數(shù)之所生也。” 周公對古代伏羲(包犧)構造周天歷度的事跡感到不可思議(天不可階而升,地不可得尺寸而度),就請教商高數(shù)學知識從何而來。于是商高以勾股定理的證明為例,解釋數(shù)學知識的由來。
參考鏈接:勾股定理的逆定理-百度百科勾股定理-百度百科
費爾馬是一個十分活躍的業(yè)余數(shù)學家,喜歡和別人通信討論數(shù)學問題。
他差不多和同時代的數(shù)學家都通過信,受到人們的敬重。 費爾馬經(jīng)常提出一些難題,寄給熟人,請他們解答,然后再把這些解答與自己的解答對照。
他提出的猜想,有被否定掉的;但是他證明過的定理,卻從沒有被推翻過。其中,不少成了后來書上的重要定理。
費爾馬在數(shù)論上作過杰出貢獻。例如,他發(fā)現(xiàn)并證明了一個很重要的基本定理: P-1 若P為素數(shù),正整數(shù)a不能被P整除,那么a -1這個數(shù),一定能夠被P整除。
這個定理叫做費爾馬定理或者費爾馬小定理。1640年,當費爾馬證完這個定理后,興奮地寫信告訴他的朋友說:“我浸浴在陽光中!這個定理按其在數(shù)論和近世代數(shù)中的重要性來說,的確是值得稱道的。
6 比如我們要考察5-1這個數(shù)能不能被7整除,根據(jù)費爾馬小定理,由于 6 7-15-1=5-1,所以知道它一定能被7整除。事實也正是這樣。
6 5-1=15624=7*2232。 100 因為這個數(shù)小,所以可以寫出來判斷。
如果是問1981-1能不能被101整除,就不好算出來看了,但是根據(jù) 100 101 1981-1=1981-1-1, 所以可以保險這個數(shù)能被101整除。1621年,20歲的費爾馬,在巴黎買了一本丟番都的《算術學》的法文譯本。
不知他在什么時候,在書中關于不 2 2 2定方程x+y=z的全部正整數(shù)解的這一頁上,用拉丁文寫了這么一段話: “任何一個數(shù)的立方,不能分解為兩個數(shù)的立方之和;任何一個數(shù)的四次方,不能分解成兩個數(shù)的四次方之和;一般來說,任何次冪,除平方以外,不可能分解成其他兩個同次冪之和。我想出了這個斷語的絕妙證明,是書上這空白太窄了,不容我把證明寫出來。”
在自己的書上空白處寫心得,是一些人的讀書習慣,通常叫作“頁端筆記”。費爾馬的這段頁端筆記,用數(shù)學的語言來表達就是:形如 n n n x+y=z的方程,當n大于2時,不可能有正整數(shù)解。
費爾馬雖然在數(shù)學上有很多重大成就,但是他生前幾乎沒有出版過什么數(shù)學著作。他的著作大都是在他死后,由他的兒子,把他的手搞和與別人往來的書信整理出版的。
費爾馬死后,有人翻閱他的那本丟番都的書,發(fā)現(xiàn)了那段寫在書眉上的話。1670年,他的兒子出版了費爾馬里的這一部分頁端筆記,大家才知道這一問題。
后來,人們就把這一論斷,稱為費爾馬大定理或者費爾馬問題。 哥德巴赫猜想 哥德巴赫本來是普魯士派往俄羅斯的一位公使。
后來,他成了一名數(shù)學家。 哥德巴赫和費爾馬一樣,很喜歡和別人通信討論數(shù)學問題。
不過,他在數(shù)學上的成就和聲望,遠遠不如費爾馬,有的人甚至認為他不是數(shù)學家。其實,有資料說,他是彼得堡科學院院士。
哥德巴赫與另一名彼得堡科學院院士、著名數(shù)學家歐拉經(jīng)常通信。他們有15年以上的通信歷史,經(jīng)常討論的是數(shù)學問題。
1742年6月7日,哥德巴赫寫信告訴歐拉,說他想冒險發(fā)表一個猜想: “大于5的任何數(shù)是三個素數(shù)的和。”這里要順便交待一句,有一個時期,人們把1看成是特殊的素數(shù);后來,才像今天這樣,把1與素數(shù)嚴格區(qū)別開來。
同年6月30日,歐拉在給哥德巴赫的回信中說,他認為:“每一個偶數(shù)都是兩個素數(shù)之和,雖然我還不能證明它,但我確信這個論斷是完全正確的。” 這次通信的內容傳播出來后,當時數(shù)學界把他們兩人通信中談到的問題,叫做哥德巴赫問題。
后來,它被歸納為: 命題A:每一個大于或者等于6的偶數(shù),都可以表示為兩個奇素數(shù)的和; 命題B:每一個大于或者等于9個奇數(shù),都可以表示為三個奇素數(shù)的和。 這就是今天我們所說的哥德巴赫猜想,實際上,應該是哥德奇巴赫——歐拉猜想。
比如 50=19+31,51=7+13+31 52=23+29,53=3+19+31 當然,表示方法可能是很多的。比如 50=3+47=7+43=13+37=19+31 很明顯,如果命題A成立,那么,命題B也就成立。
因為假設N是大于或者等于9的奇數(shù),那么,N-3就是大于或者等于6的偶數(shù)。命題A成立,就是存在著奇素數(shù)P與P,使得N-3=P+P,這就是N=3+P+P,就像前面的 1 2 1 2 1 250與53的關系一樣。
但反過來,如果證明了命題B成立,并不能保證命題A就一定成立。 19世紀的很多大數(shù)學家,都研究過哥德巴赫猜想,但是進展不大。
1900年,希爾伯特在巴黎國際數(shù)學家會議上,提出了23個研究題目,這就是有名的希爾伯特問題,可以說這是23個大難題。哥德巴赫猜想命題A,與另外兩個有關的問題一起,被概括為希爾伯特第八問題。
到了1912年,在第五屆國際數(shù)學會議上,著名的數(shù)論大師蘭道發(fā)言說,哥德巴赫問題即使改成較弱的命題C,也是現(xiàn)代數(shù)學家所力不能及的。 命題C意思是:不管是不超過3個,還是不超過30個,只要你想證明存在著一個這樣的正數(shù)c,而能“使每一個大于或等于2的整數(shù),都可以表示為不超過c個素數(shù)之和”。
過了9年,到了1921年,著名數(shù)論大師哈代在哥本哈根召開的國際數(shù)學會上說:哥德巴赫猜想的困難程度,可以與任何沒有解決的數(shù)學問題相比擬。哈代也認為是極其困難的,但是不像蘭道說得那樣絕對。
1930年,蘇聯(lián)25歲的數(shù)學家西涅日耳曼,用他創(chuàng)造的“正密率法”,證明了蘭道說的那個現(xiàn)代數(shù)學家力不能及的命題C,還估算了這個數(shù)c不會超過S,并算出S≤。
勾股定理趣事
學過幾何的人都知道勾股定理.它是幾何中一個比較重要的定理,應用十分廣泛.迄今為止,關于勾股定理的證明方法已有400多種.其中,美國第二十任總統(tǒng)伽菲爾德的證法在數(shù)學史上被傳為佳話.
總統(tǒng)為什么會想到去證明勾股定理呢?難道他是數(shù)學家或數(shù)學愛好者?答案是否定的.事情的經(jīng)過是這樣的;
勾股的發(fā)現(xiàn)
在1876年一個周末的傍晚,在美國首都華盛頓的郊外,有一位中年人正在散步,欣賞黃昏的美景,他就是當時美國俄亥俄州共和黨議員伽菲爾德.他走著走著,突然發(fā)現(xiàn)附近的一個小石凳上,有兩個小孩正在聚精會地談論著什么,時而大聲爭論,時而小聲探討.由于好奇心驅使伽菲爾德循聲向兩個小孩走去,想搞清楚兩個小孩到底在干什么.只見一個小男孩正俯著身子用樹枝在地上畫著一個直角三角形.于是伽菲爾德便問他們在干 什么?
只見那個小男孩頭也不抬地說:“請問先生,如果直角三角形的兩條直角邊分別為3和4,那么斜邊長為多少呢?”伽菲爾德答到:“是5呀.”小男孩又問道: “如果兩條直角邊分別為5和7,那么這個直角三角形的斜邊長又是多少?”伽菲爾德不加思索地回答到:“那斜邊的平方一定等于5的平方加上7的平方.”小男孩又說道:“先生,你能說出其中的道理嗎?”伽菲爾德一時語塞,無法解釋了,心理很不是滋味。
于是伽菲爾德不再散步,立即回家,潛心探討小男孩給他留下的難題。他經(jīng)過反復的思考與演算,終于弄清楚了其中的道理,并給出了簡潔的證明方法。
1876年4月1日,伽菲爾德在《新英格蘭教育日志》上發(fā)表了他對勾股定理的這一證法。
1881年,伽菲爾德就任美國第二十任總統(tǒng)。后來,
勾股的證明
人們?yōu)榱思o念他對勾股定理直觀、簡捷、易懂、明了的證明,就把這一證法稱為“總統(tǒng)”證法。
勾股定理同時也是數(shù)學中應用最廣泛的定理之一。例如從勾股定理出發(fā)逐漸發(fā)展了開平方、開立方;用勾股定理求圓周率。據(jù)稱金字塔底座的四個直角就是應用這一關系來確定的.至今在建筑工地上,還在用它來放線,進行“歸方”,即放“成直角”的線。
正因為這樣,人們對這個定理的備加推崇便不足為奇了。1955年希臘發(fā)行了一張郵票,圖案是由三個棋盤排列而成。這張郵票是紀念二千五百年前希臘的一個學派和宗教團體 —— 畢達哥拉斯學派,它的成立以及在文化上的貢獻。郵票上的圖案是對勾股定理的說明。希臘郵票上所示的證明方法,最初記載在歐幾里得的《幾何原本》里。
尼加拉瓜在1971年發(fā)行了一套十枚的紀念郵票,主題是世界上“十個最重要的數(shù)學公式”,其中之一便是勾股定理。
2002年的世界數(shù)學家大會在中國北京舉行,這是21世紀數(shù)學家的第一次大聚會,這次大會的會標就選定了驗證勾股定理的“弦圖”作為中央圖案,可以說是充分表現(xiàn)了我國古代數(shù)學的成就,也充分弘揚了我國古代的數(shù)學文化,另外,我國經(jīng)過努力終于獲得了2002年數(shù)學家大會的主辦權,這也是國際數(shù)學界對我國數(shù)學發(fā)展的充分肯定。
今天,世界上幾乎沒有人不知道七巧板和七巧圖,它在國外被稱為“唐圖”(Tangram),意思是中國圖(不是唐代發(fā)明的圖)。七巧板的歷史也許應該追溯到我國先秦的古籍《周髀算經(jīng)》,其中有正方形切割術,并由之證明了勾股定理。而當時是將大正方形切割成四個同樣的三角形和一個小正方形,即弦圖,還不是七巧板。現(xiàn)在的七巧板是經(jīng)過一段歷史演變過程的。
勾股趣事
甚至還有人提出過這樣的建議:在地球上建造一個大型裝置,以便向可能會來訪的“天外來客”表明地球上存在有智慧的生命,最適當?shù)难b置就是一個象征勾股定理的巨大圖形,可以設在撒哈拉大沙漠、蘇聯(lián)的西伯利亞或其他廣闊的荒原上,因為一切有知識的生物都必定知道這個非凡的定理,所以用它來做標志最容易被外來者所識別!?
有趣的是:除了三元二次方程x2 + y2 =z2(其中x、y、z都是未知數(shù))有正整數(shù)解以外,其他的三元n次方程xn + yn =zn(n為已知正整數(shù),且n>2)都不可能有正整數(shù)解。這一定理叫做費爾馬大定理(費爾馬是17世紀法國數(shù)學家)。
兩千六百多年前,埃及有個國王,想要知道已經(jīng)蓋好了的大金字塔的確實高度,可是誰也不知道該怎樣測量。
人爬到頂上去吧,不可能。因為塔身是斜的,就是爬上去了,又用什么方法來測量呢?
后來,國王請到了一個名叫法列士的學者來設法解決這個問題。發(fā)烈士答應了,他選擇了一個風和日暖的日子,在國王,祭祀們的親自駕臨下,舉行了測塔儀式。
看熱鬧的人當然不少,人們擁擠著,議論著。看時間已經(jīng)不早,太陽光給每個在場的人和巨大的金字塔都投下了長長的影子。當發(fā)列士確知他自己的影子等于他的身高時,他發(fā)出了測塔命令:這時,助手們立即測出了金字塔陰影長度DB。接著法烈士十分準確地算出了金字塔的高度。
在那個時候,大家都非常佩服發(fā)列士的聰明!
可不是嗎?發(fā)列士的確了不起,因為他在兩千多年以前,就已經(jīng)應用幾何學里的相似形原理來測算金字塔的高度,而現(xiàn)在我們的幾何學——歐幾里德幾何,還是在發(fā)列士以后許多年,由希臘學者歐幾里德創(chuàng)立起來的呢。
我們現(xiàn)在所用的直角坐標系,通常叫做笛卡兒直角坐標系。是從笛卡兒 (Descartes R.,1596.3.31~1650.2.11)引進了直角坐標系以后,人們才得以用代數(shù)的方法研究幾何問題,才建立并完善了解析幾何學,才建立了微積分。
法國數(shù)學家拉格朗日(Lagrange J.L.,1736.1.25~1813.4.10)曾經(jīng)說過:"只要代數(shù)同幾何分道揚鑣,它們的進展就緩慢,它們的應用就狹窄。但是,當這兩門科學結合成伴侶時,它們就互相吸取新鮮的活力。從那以后,就以快速的步伐走向完善。"
我國數(shù)學家華羅庚(1910.11.12~1985.6.12)說過:"數(shù)與形,本是相倚依,焉能分作兩邊飛。數(shù)缺形時少直覺,形少數(shù)時難入微。形數(shù)結合百般好,隔裂分家萬事非。切莫忘,幾何代數(shù)統(tǒng)一體,永遠聯(lián)系,切莫分離!"
笛卡兒的坐標系不同于一個一般的定理,也不同于一段一般的數(shù)學理論,它是一種思想方法和技藝,它使整個數(shù)學發(fā)生了嶄新的變化,它使笛卡兒成為了當之無愧的現(xiàn)代數(shù)學的創(chuàng)始人之一。
中國數(shù)學家。東漢末至三國時代人。生平不詳,約生活于公元3世紀初。字君卿,東吳人。據(jù)載,他研究過張衡的天文學著作《靈憲》和劉洪的《乾象歷》,也提到過“算術”。他的主要貢獻是約在222年深入研究了《周牌算經(jīng)》,為該書寫了序言,并作了詳細注釋。其中一段530余字的“勾股圓方圖”注文是數(shù)學史上極有價值的文獻。它記述了勾股定理的理論證明,將勾股定理表述為:“勾股各自乘,并之,為弦實。開方除之,即弦。”證明方法敘述為:“按弦圖,又可以勾股相乘為朱實二,倍之為朱實四,以勾股之差自相乘為中黃實,加差實,亦成弦實。”
牛頓(Newton 1643-1727)牛頓是生活在地球上的影響最大的科學家之一。
他是遺腹子,生于伽利略逝世的那一天。 牛頓少年時代即表現(xiàn)出手工制作精巧機械的才能。
雖然他是個聰明伶俐的孩子,但并未引起他的老師們的注意。 成年時,母親令其退學,因為希望兒子成為一名出色的農夫。
十分幸運的是他的主要天賦不滿足于他在農業(yè)方面發(fā)揮,因此,他18歲時入劍僑大學,極快地通曉了當時已知的自然與數(shù)學知識,之后轉入個人的專門研究。 自21歲至27歲,奠定了某些學科理論基礎,導致以后世界上的一次科學革命。
他的第一個轟動科學世界的發(fā)現(xiàn)就是光的本質。經(jīng)過—系列的嚴格試驗,牛頓發(fā)現(xiàn)普通白光是由七色光組成的。
經(jīng)過—番光學研究,制造了第一架反射天文望遠鏡;這架天文望遠鏡一直在天文臺使用到今天。 萊布尼茨曾說:“在從世界開始到牛頓生活的時代的全部數(shù)學中,牛頓的工作超過了一半。”
的確,牛頓除了在天文及物理上取得偉大的成就,在數(shù)學方面,他從二項式定理到微積分,從代數(shù)和數(shù)論到古典幾何和解析幾何、有限差分、曲線分類、計算方法和逼近論,甚至在概率論等方面,都有創(chuàng)造性的成就和貢獻。 牛頓在數(shù)學上的成果要有以下四個方面: 發(fā)現(xiàn)二項式定理 在一六六五年,剛好二十二歲的牛頓發(fā)現(xiàn)了二項式定理,這對於微積分的充分發(fā)展是必不可少的一步。
二項式定理把能為直接計算所發(fā)現(xiàn)的 等簡單結果推廣如下的形式 二項式級數(shù)展開式是研究級數(shù)論、函數(shù)論、數(shù)學分析、方程理論的有力工具。在今天我們會發(fā)覺這個方法只適用於n是正整數(shù),當n是正整數(shù)1,2,3,級數(shù)終止在正好是n+1項。
如果n不是正整數(shù),級數(shù)就不會終止,這個方法就不適用了。但是我們要知道那時,萊布尼茨在一六九四年才引進函數(shù)這個詞,在微積分早期階段,研究超越函數(shù)時用它們的級來處理是所用方法中最有成效的。
創(chuàng)建微積分 牛頓在數(shù)學上最卓越的成就是創(chuàng)建微積分。他超越前人的功績在於,他將古希臘以來求解無限小問題的各種特殊技巧統(tǒng)一為兩類普遍的算法--微分和積分,并確立了這兩類運算的互逆關系,如:面積計算可以看作求切線的逆過程。
那時萊布尼茲剛好亦提出微積分研究報告,更因此引發(fā)了一埸微積分發(fā)明專利權的爭論,直到萊氏去世才停熄。而后世己認定微積是他們同時發(fā)明的。
微積分方法上,牛頓所作出的極端重要的貢獻是,他不但清楚地看到,而且大贍地運用了代數(shù)所提供的大大優(yōu)越於幾何的方法論。他以代數(shù)方法取代了卡瓦列里、格雷哥里、惠更斯和巴羅的幾何方法,完成了積分的代數(shù)化。
從此,數(shù)學逐漸從感覺的學科轉向思維的學科。 微積產(chǎn)生的初期,由於還沒有建立起鞏固的理論基礎,被有受別有用心者鉆空子。
更因此而引發(fā)了著名的第二次數(shù)學危機。這個問題直到十九世紀極限理論建立,才得到解決。
引進極坐標,發(fā)展三次曲線理論 牛頓對解析幾何作出了意義深遠的貢獻,他是極坐標的創(chuàng)始人。第一個對高次平面曲線進行廣泛的研究。
牛頓證明了怎樣能夠把一般的三次方程 所代表的一切曲線通過標軸的變換化為以下四種形式之一: 在《三次曲線》一書牛頓列舉了三次曲線可能的78種形式中的72種。這些中最吸引人;最難的是:正如所有曲線能作為圓的中心射影被得到一樣;所有三次曲線都能作為曲線 的中心射影而得到。
這一定理,在1973年發(fā)現(xiàn)其證明之前,一直是個謎。 牛頓的三次曲線奠定了研究高次平面線的基礎,闡明了漸近線、結點、共點的重要性。
牛頓的關於三次曲線的工作激發(fā)了關於高次平面曲線的許多其他研究工作。 推進方程論,開拓變分法 牛頓在代數(shù)方面也作芔了經(jīng)典的貢獻,他的《廣義算術》大大推動了方程論。
他發(fā)現(xiàn)實多項式的虛根必定成雙出現(xiàn),求多項式根的上界的規(guī)則,他以多項式的系數(shù)表示多項式的根n次冪之和公式,給出實多項式虛根個數(shù)的限制的笛卡兒符號規(guī)則的一個推廣。 牛頓在還設計了求數(shù)值方程的實根近似值的對數(shù)和超越方程都適用的一種方法,該方法的修正,現(xiàn)稱為牛頓方法。
牛頓在力學領域也有偉大的發(fā)現(xiàn),這是說明物體運動的科學。第—運動定律是伽利略發(fā)現(xiàn)的。
這個定律闡明,如果物體處于靜止或作恒速直線運動,那么只要沒有外力作用,它就仍將保持靜止或繼續(xù)作勻速直線運動。這個定律也稱慣性定律,它描述了力的一種性質:力可以使物體由靜止到運動和由運動到靜止,也可以使物體由一種運動形式變化為另一種形式。
此被稱為牛頓第一定律。力學中最重要的問題是物體在類似情況下如何運動。
牛頓第二定律解決了這個問題;該定律被看作是古典物理學中最重要的基本定律。牛頓第二定律定量地描述了力能使物體的運動產(chǎn)生變化。
它說明速度的時間變化率(即加速度a與力F成正比,而與物體的質量里成反比,即a=F/m或F=ma;力越大,加速度也越大;質量越大,加速度就越小。力與加速度都既有量值又有方向。
加速度由力引起,方向與力相同;如果有幾個力作用在物體上,就由合力產(chǎn)生加速度,第二定律是最重要的,動力的所有基本方程都可由它通過微積分推導出來。 此外,牛頓根據(jù)這兩個定律制定出第三定律。
牛頓第三定。
學習鳥網(wǎng)站是免費的綜合學習網(wǎng)站,提供各行各業(yè)學習資料、學習資訊供大家學習參考,如學習資料/生活百科/各行業(yè)論文/中小學作文/實用范文實用文檔等等!
聲明:本網(wǎng)站尊重并保護知識產(chǎn)權,根據(jù)《信息網(wǎng)絡傳播權保護條例》,如果我們轉載的作品侵犯了您的權利,請在一個月內通知我們,我們會及時刪除。
蜀ICP備2020033479號-4 Copyright ? 2016 學習鳥. 頁面生成時間:0.228秒