2023年12月6日发(作者:常德小学数学试卷)
数学家简介
一.多才多艺的科学天才 — 莱布尼茨
莱布尼茨:莱布尼茨( Gottfriend Wilhelm Leibniz )是德国伟大的数学家、自然科学家、哲学家。 1646 年 7 月出生于莱比锡的一个书香门第,父亲弗里德里希·莱布尼茨是莱比锡大学的道德哲学教授,母亲出身于教授家庭。父母亲自做孩子的启蒙教师,耳濡目染,使莱布尼茨从小就十分好学。莱布尼茨的父亲在他 6 岁时去世,但却给他留下了丰富的藏书,为莱布尼茨早年学习创造了良好条件。 1661 年,莱布尼茨进入莱比锡大学,学习哲学、修辞学、数学及多种语言,后来选择法律。 1666 年转学于阿尔特多夫大学,次年获得博士学位。 1667 年,莱布尼茨结识了政界人物博因堡男爵约翰克里斯蒂安,从此登上了政治舞台。从 1671 年开始,莱布尼茨利用外交活动开拓了与外界的广泛联系,在 1672—1676 年间,莱布尼茨留居巴黎,期间,他结识了科学界、哲学界的许多著名人士。这四年成为莱布尼茨科学生涯的最宝贵时间,微积分的创立等许多重大的成就都是在这一时期完成或奠定了基础。
莱布尼茨在数学上的最杰出贡献就是创立了微积分。 1684 年,莱布尼茨整理、概括自己 1673 年以来微积分研究的成果,在《教师学报》上发表了第一篇微分学论文《一种求极大值与极小值以及求切线的新方法》(简称《新方法》),它包含了微分记号 以及函数和、差、积、商、乘幂与方根的微分法则,还包含了微分法在求极值、拐点以及光学等方面的广泛应用。 这篇仅有六页的论文,内容并不丰富,说理也颇含糊,但却是最早的微积分文献,有着划时代的意义。 1686 年,莱布尼茨又发表了他的第一篇积分学论文,这篇论文初步论述了积分或求积问题与微分或切线问题的互逆关系,包含积分符号。另外,莱布尼茨在无穷级数、二进制计数法、微分方程、算术计算机、逻辑学(数理逻辑和形式逻辑)以及哲学等方面都有突出贡献。
莱布尼茨是一位多才多艺的科学家,他的研究领域及其成果遍及数学、物理学、力学、逻辑学、生物学、化学、地理学、解剖学、动物学、植物学、气体学、航海学、地质学、语言学、法学、哲学、历史和外交等等。
在 1700 年世纪转变时期,莱布尼茨热心地从事科学院的筹建事务,并竭力提倡集中人才研究学术、文化和工程技术,从而指导国家建设。在他不懈的努力下, 1700 年,柏林科学院终于建成,莱布尼茨出任首任院长。同年,他被选为法国科学院院士。
莱布尼茨一生没有结婚,他总是希望在学术和政治活动的各方面都出人头地,他涉猎了各个不同的学术领域,都留下了深深的印记,并且对后世产生了不同程度的影响。然而,这位博学多才的时代巨人,由于官场的失意、与牛顿关于微积分优先权争论的困绕以及多种病痛的折磨,晚年生活颇为凄凉。 1716 年 11
月,莱布尼茨在汉诺斯离开了人世。由于他平时从不进教堂,因此,他去世时教士以此为借口不予理睬,而宫廷也不过问,无人前来吊唁。据说他的葬礼只有所信任的大夫和他忠实的秘书参加。
二.全面影响分析数学发展的数学家—拉格朗日
拉格朗日(ge,1736-1813,意大利)。1736年1月25日生于意大利西北部的都灵,1813年4月10日卒于巴黎。19岁就在都灵的皇家炮兵学校当数学教授。在探讨“等周问题”的过程中,他用纯分析的方法发展了欧拉所开创的变分法,为变分法奠定了理论基础。他的论著使他成为当时欧洲公认的第一流数学家。 拉格朗日科学研究所涉及的领域极其广泛。他在数学上最突出的贡献是使数学分析与几何与力学脱离开来,使数学的独立性更为清楚,从此数学不再仅仅是其他学科的工具。
拉格朗日总结了18世纪的数学成果,同时又为19世纪的数学研究开辟了道路,堪称法国最杰出的数学大师。同时,他的关于月球运动(三体问题)、行星运动、轨道计算、两个不动中心问题、流体力学等方面的成果,在使天文学力学化、力学分析化上,也起到了历史性的作用,促进了力学和天体力学的进一步发展,成为这些领域的开创性或奠基性研究。 在柏林工作的前十年,拉格朗日把大量时间花在代数方程和超越方程的解法上,作出了有价值的贡献,推动了代数学的发展。他提交给柏林科学院两篇著名的论文:《关于解数值方程》和《关于方程的代数解法的研究》 。把前人解三、四次代数方程的各种解法,总结为一套标准方法,即把方程化为低一次的方程(称辅助方程或预解式)以求解。
拉格朗日也是分析力学的创立者。拉格朗日在其名著《分析力学》中,在总结历史上各种力学基本原理的基础上,发展达朗贝尔、欧拉等人研究成果,引入了势和等势面的概念,进一步把数学分析应用于质点和刚体力学,提出了运用于静力学和动力学的普遍方程,引进广义坐标的概念,建立了拉格朗日方程,把力学体系的运动方程从以力为基本概念的牛顿形式,改变为以能量为基本概念的分析力学形式,奠定了分析力学的基础,为把力学理论推广应用到物理学其他领域开辟了道路。
他还给出刚体在重力作用下,绕旋转对称轴上的定点转动(拉格朗日陀螺)的欧拉动力学方程的解,对三体问题的求解方法有重要贡献,解决了限制性三体运动的定型问题。拉格朗日对流体运动的理论也有重要贡献,提出了描述流体运动的拉格朗日方法。
拉格朗日的研究工作中,约有一半同天体力学有关。他用自己在分析力学中的原理和公式,建立起各类天体的运动方程。在天体运动方程的解法中,拉格朗日发现了三体问题运动方程的五个特解,即拉格朗日平动解。此外,他还研究了彗星和小行星的摄动问题,提出了彗星起源假说等。 近百余年来,数学领域的许多新成就都可以直接或间接地溯源于拉格朗日的工作。所以他在数学史上被认为是对分析数学的发展产生全面影响的数学家之一。
三.柯西柯西,法国数学家。1789年8月21日生于巴黎,1857年5月23日卒于巴黎附近的索镇。他出身于高级官员家庭,从小受过良好的教育。1805年进入巴黎综合工科学校;1807年就读于道路桥梁工程学校;1809年成为工程师,随后在运河、桥梁、海港等工程部门工作;1813年回到巴黎,任教于巴黎综合工科学校;1816年取得教授职位,同年被任命为法国科学院院士。此外,他还占有巴黎大学理学院和法兰西学院的教授席位。
1830年,波旁王朝被推翻,柯西拒绝宣誓效忠新的国王,因此失去所有的职位。后被前国王召到布拉格,协助宫廷教育,1838年回到巴黎,继任巴黎综合工科学校教授,并恢复了在科学院的活动。1848年任巴黎大学教授。
柯西的主要贡献在微积分、复变函数和微分方程三个领域。
四.微积分和经典力学的创建人—牛顿
牛顿,是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。1642年12月25日生于英格兰林肯郡格兰瑟姆附近的沃尔索普村,1727年3月20日在伦敦病逝。
牛顿1661年入英国剑桥大学三一学院,1665年获文学士学位。随后两年在家乡躲避瘟疫。这两年里,他制定了一生大多数重要科学创造的蓝图。1667年回剑桥后当选为三一学院院委,次年获硕士学位。1669年任卢卡斯教授直到1701年。1696年任皇家造币厂监督,并移居伦敦。1703年任英国皇家学会会长。1706年受女王安娜封爵。他晚年潜心于自然哲学与神学。
牛顿在科学上最卓越的贡献是微积分和经典力学的创建。
五.罗尔 罗尔是法国数学家。1652年4月生于昂贝尔特,1719年11月8日卒于巴黎。
罗尔出身于小店主家庭,只受到初等教育,且结婚过早,年青时贫困潦倒,靠充当公证人和律师抄录员的微薄收入养家糊口。他利用业余时间刻苦自学代学和丢蕃图的著作,并很有心得。1682年他解决了数学家奥扎南提出的一个数论难题,受得学术界的好评,从而声名雀起,也使他的生活有了转机,此后担任初等数学教师和陆军部行政官员。1685年进入法国科学院,担任低级职务,直到1699年才获得科学院发给的薪水。此后他一直在科学院供职,1719年因中风去世。
罗尔在数学上的成就主要是在代数学方面,专长于丢蕃图方程的研究。罗尔所处的时代正当牛顿、莱布尼兹微积分诞生不久,由于这一新生事物还存在逻辑上缺陷,从而受到许多方面的非议,其中也包括罗尔,并且他是反对派中最直言不讳的一员。1700年在法国科学院发生了一场无穷小方法是否真实的论战。在这场论战中,罗尔认为无穷小方法由于缺少理论基础将导至谬误,并说“微积分是巧妙的缪论的汇集”。瓦里格农则为无穷小分析的打方新法辩护。从而罗尔和瓦里格农、索弗尔等人之间展开了激烈的争论。约翰.贝努利还讽刺罗尔不懂微积分。由于对此问题表现得异常激动,致使科学院不得不屡次出面干预。直到1706年秋天,罗尔才向瓦里格农、方单等人承认他已经放弃了自己的观点,并充分认识到无穷小分析新方法的价值。
罗尔于1691年在题为《任意次方程的一个解法的证明》的论文中指出了:在多式项方程f(x)=0的两个相邻实根之间,方程至少有一个实根。一百多年后,即1846年龙斯托.伯拉维提斯将这一定理推广到可微函数,并把此定理命名为罗尔定理。
六、丘成桐(Shing—tung Yau)
丘成桐博士为国际著名数学家,美国科学院院士,中国科学院外籍院士。1982年由于他在几何方面的杰出工作,获得了菲尔茨奖(被称之为数学的诺贝尔奖)。1994年,获得了瑞典皇家学员颁发的国际上著名的克雷福德奖 (Clifford)。1997年获美国国家科学奖。
丘成桐博士在科研方面做出了杰出的成就,赢得了许多荣誉。更为可贵的是,他十分关注中国基础研究的发展,并将其同自己的科研发展紧密联系在一起,多年来,一直运用他在国际上的影响和活动能力,协同各方面力量,为中国数学的发展作了大量的工作。
七、祖冲之
法国巴黎的「发现宫」科学博物馆中有祖冲之的大名与他所发现的圆周率值并列。他曾经算出月球绕地球一周为时27.21223日,与现代公认的27.21222日,在那个时代能有那麼伟大的成就,实在让人佩服,难怪西方科学家把月球上许多「火山口」中的一个命名为「祖冲之」。
而即使在社会主义共产国家「老大哥」苏俄,在莫斯科国立大学礼堂廊壁上,用彩色大理石镶嵌的世界各国著名的科学家肖像中,也有中国的祖冲之和李时珍,祖氏有那麼杰出的表现,我们不能不对他稍有认识。
八、陶哲轩 1975年7月15日,陶哲轩出生在澳大利亚阿得雷德,是家中的长子。现任教于美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)数学系的华裔数学家,澳洲惟一荣获数学最高荣誉“菲尔茨奖”的澳籍华人数学教授,继1982年的丘成桐之后获此殊荣的第二位华人。其于1996年获普林斯顿大学博士学位后任教于UCLA,24岁时便被UCLA聘为正教授。九、欧拉
欧拉(Leonhard Euler 公元1707-1783年) 1707年出生在瑞士的巴塞尔(Basel)城,13岁就进巴塞尔大学读书,得到当时最有名的数学家约翰·伯努利(Johann Bernoulli,1667-1748年)的精心指导。
欧拉是科学史上最多产的一位杰出的数学家,据统计他那不倦的一生,共写下了886本书籍和论文,其中分析、代数、数论占40%,几何占18%,物理和力学占28%,天文学占11%,弹道学、航海学、建筑学等占3%,彼得堡科学院为了整理他的著作,足足忙碌了四十七年。19世纪伟大数学家高斯(Gauss,1777-1855年)曾说:\"研究欧拉的著作永远是了解数学的最好方法。\"
过度的工作使他得了眼病,并且不幸右眼失明了,这时他才28岁。1741年欧拉应普鲁士彼德烈大帝的邀请,到柏林担任科学院物理数学所所长,直到1766年,后来在沙皇喀德林二世的诚恳敦聘下重回彼得堡,不料没有多久,左眼视力衰退,最后完全失明。不幸的事情接踵而来,1771年彼得堡的大火灾殃及欧拉住宅,带病而失明的64岁的欧拉被围困在大火中,虽然他被别人从火海中救了出来,但他的书房和大量研究成果全部化为灰烬了。
沉重的打击,仍然没有使欧拉倒下,他发誓要把损失夺回来。在他完全失明之前,还能朦胧地看见东西,他抓紧这最后的时刻,在一块大黑板上疾书他发现的公式,然后口述其内容,由他的学生特别是大儿子A·欧拉(数学家和物理学家)笔录。欧拉完全失明以后,仍然以惊人的毅力与黑暗搏斗,凭着记忆和心算进行研究,直到逝世,竟达17年之久。
欧拉的记忆力和心算能力是罕见的,他能够复述年青时代笔记的内容,心算并不限于简单的运算,高等数学一样可以用心算去完成。
欧拉的风格是很高的,拉格朗从19岁起和欧拉通信,讨论等周问题的一般解法,这引起变分法的诞生。等周问题是欧拉多年来苦心考虑的问题,拉格朗日的解法,博得欧拉的热烈赞扬,欧拉充沛的精力保持到最后一刻,1783年9月18日下午,欧拉为了庆祝他计算气球上升定律的成功,请朋友们吃饭,那时天王星刚发现不久,欧拉写出了计算天王星轨道的要领,还和他的孙子逗笑,喝完茶后,突然疾病发作,烟斗从手中落下,口里喃喃地说:\"我死了\",欧拉终于\"停止了生命和计算\"。十、王见定
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