欧拉定理是怎么发现的?
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发布时间:2022-05-05 07:39
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热心网友
时间:2023-10-15 21:31
概述
(1)背景:欧拉公式的背后是一门新的几何学,这种新的几何学只研究图形各部分位置的相对次序,而不考虑图形尺寸大小,这就是由莱布尼兹和欧拉共同奠基的“橡皮膜上的几何学”(位置几何学),如今这门学科已经发展成数学的一个重要的分支——拓扑学。
(2)历史:有关凸多面体最有趣的定理之一是欧拉公式“V-E F=2”,其实大约在1635年笛卡尔就早已发现了它。欧拉在1750年独立地发现了这个公式,并于1752年发表了它。由于笛卡尔的研究到1860年才被人们发现,所以这个定理就称为欧拉公式而不是笛卡尔公式。
欧拉,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.
欧拉在数学上的建树很多,对著名的哥尼斯堡七桥问题的解答开创了图论的研究。欧拉还发现,不论什么形状的凸多面体,其顶点数V、棱数E、面数F之间总有V-E F=2这个关系。V-E F 被称为欧拉示性数,成为拓扑学的基础概念。以欧拉的名字命名的数学公式、定理等在数学书籍中随处可见, 与此同时,他还在物理、天文、建筑以至音乐、哲学方面取得了辉煌的成就。欧拉还创设了许多数学符号,例如π(1736年),i(1777年),e(1748年),sin和cos(1748年),tg(1753年),△x(1755年),∑(1755年),f(x)(1734年)等。
1733年,年仅26岁的欧拉担任了彼得堡科学院数学教授.1735年,欧拉解决了一个天文学的难题(计算彗星轨道),这个问题经几个著名数学家几个月的努力才得到解决,而欧拉却用自己发明的方法,三天便完成了.然而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.
欧拉的一生,是为数学发展而奋斗的一生,他那杰出的智慧,顽强的毅力,孜孜不倦的奋斗精神和高尚的科学道德,永远是值得我们学习的.
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时间:2023-10-15 21:31
欧拉,瑞士数学家及自然科学家 在1707年4月15日出生于瑞士的巴塞尔,1783年9月18日于*的彼得堡去逝 欧拉出生于牧师家庭,自幼已受到父亲的教育 13岁时入读巴塞尔大学,15岁大学毕业,16岁获得硕士学位
欧拉的父亲希望他学习神学,但他最感兴趣的是数学 在上大学时,他已受到约翰第一.伯努利的特别指导,专心 研究数学,直至18岁,他彻底的放弃当牧师的想法而专攻数学,于19岁时(1726年)开始创作文章,并获得巴黎科学院奖金
1727年,在丹尼尔.伯努利的推荐下,到*的彼得堡科学院从事研究工作 并在1731年接替丹尼尔第一.伯努利 ,成为物理学教授
在*的14年中,他努力不懈地投入研究,在分析学、数论及力学方面均有出色的表现 此外,欧拉还应** 的要求,解决了不少如地图学、造船业等的实际问题 1735 年,他因工作过度以致右眼失明 在1741年,他受到普鲁士 腓特烈大帝的邀请到德国科学院担任物理数学所所长一职 他在柏林期间,大大的扩展了研究的内容,如行星运动、刚 体运动、热力学、弹道学、人口学等,这些工作与他的数学研究互相推动着 与此同时,他在微分方程、曲面微分几何 及其它数学领域均有开创性的发现
1766年,他应*沙皇喀德林二世敦聘重回彼得堡 在 1771年,一场重病使他的左眼亦完全失明 但他以其惊人的 记忆力和心算技巧继续从事科学创作 他通过与助手们的讨论以及直接口授等方式完成了大量的科学著作,直至生命的 最后一刻
欧拉是18世纪数学界最杰出的人物之一,他不但为数学界作出贡献,更把数学推至几乎整个物理的领域 此外,他 是数学史上最多产的数学家,写了大量的力学、分析学、几何学、变分法的课本,《无穷小分析引论》(1748),《微分学原理》(1755),以及《积分学原理》(1768-1770) 都成为数学中的经典著作
欧拉最大的功绩是扩展了微积分的领域,为微分几何及分析学的一些重要分支(如无穷级数、微分方程等)的产生 与发展奠定了基础
欧拉把无穷级数由一般的运算工具转变为一个重要的研究科目 他计算出ξ函数在偶数点的值 他证明了a2k是有理数,而且可以伯努利数来表示
此外,他对调和级数亦有所研究,并相当精确的计算出欧拉常数γ的值,其值近似为0.57721566490153286060651209...
在18世纪中叶,欧拉和其它数学家在解决物理方面的问过程中,创立了微分方程学 当中,在常微分方程方面,他 完整地解决了n阶常系数线性齐次方程的问题,对于非齐次方程,他提出了一种降低方程阶的解法;而在偏微分方程 方面,欧拉将二维物体振动的问题,归结出了一、二、三维波动方程的解法 欧拉所写的《方程的积分法研究》更是 偏微分方程在纯数学研究中的第一篇论文
在微分几何方面(微分几何是研究曲线、曲面逐点变化性质的数学分支),欧拉引入了空间曲线的参数方程,给 出了空间曲线曲率半径的解析表达方式 在1766年,他出版了《关于曲面上曲线的研究》,这是欧拉对微分几何最重要 的贡献,更是微分几何发展史上一个里程碑 他将曲面表为 z=f(x,y),并引入一系列标准符号以表示z对x,y的偏导数 ,这些符号至今仍通用 此外,在该著作中,他亦得到了曲面在任意截面上截线的曲率公式
欧拉在分析学上的贡献不胜枚举,如他引入了G函数和B 函数,这证明了椭圆积分的加法定理,以及最早引入二重积 分等等 在代数学方面,他发现了每个实系数多项式必分解为一次或二次因子之积,即a+bi的形式 欧拉还给出了费马小定 理的三个证明,并引入了数论中重要的欧拉函数φ(n),他研究数论的一系列成果奠定了数论成为数学中的一个独立分 支 欧拉又用解析方法讨论数论问题,发现了ξ函数所满足的函数方程,并引入欧拉乘积 而且还解决了著名的柯尼斯堡七桥问题
欧拉的风格是很高的,拉格朗日是稍后于欧拉的大数学家 从19岁起和欧拉通信、讨论等周问题的一般解法,从而引起了变分法的诞生 等周问题是欧拉多年来苦心考虑的问题,拉格朗日的解法,博得了欧拉的热烈赞扬,1759年10月2日欧拉在回信中盛赞拉格朗日的成就,并谦恭地压下自己在这方面较不成熟的作品暂不发表,使年轻的拉格朗日的著作得以发表和流传,赢得巨大声誉
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,欧拉写出计算天王星轨道的要领,还和他的孙子逗笑,喝茶后,突然疾病发作,烟斗从手中落下……欧拉就这样“停止了生命和计算”
历史学家把欧拉和阿基米德、牛顿、高斯并列为有史以来贡献最大的四位数学家.他们有一个值得注意的共同点,就是在创建纯粹理论的同时,还应用这些数学工具去解决大量天文、物理、力学等方面的实际问题 他们的工作常常是跨学科的,他们不断地从实践中吸取丰富的营养,但又不满足于具体问题的解决,而力图探究宇宙的奥秘,揭示其内在的规律
欧拉留给后人丰富的科学遗产中,分析、代数、数论占4o%,几何占18%,物理和力学占28%,天文占11%,弹道学、航海科学、建筑等其他问题占3% 1748年在瑞士洛桑出版的他的《无穷小分析引论》,是划时代的代表作,也是世界上第一本完整的有系统的分析学
欧拉对数学的研究如此广泛,因此在许多数学的分支中也可经常见到以他的名字命名的重要常数、公式和定理