数学史选讲第三章近代数学之欧拉公式

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数学史选讲第三章近代(jìndài)数学》之欧拉公式(gōngshì)

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Read Euler, read Euler, he is the master of us all. P.-S.de

Laplace

18世纪的数学(shùxué),可以说是欧拉的时代.欧拉(LeonhardEuler

17071783)数学史上最多产的数学家.他在微积分学的基础上大步前进,用他特有的数学直觉,创造出无数的数学成就,欧拉的论著浩如烟海,几乎涉及所有数学分支,在每本数学著作中都可以看到欧拉的名字.从初等几何的欧拉线,多面体的欧拉定理,立体解析几何的欧拉变换公式,四次方程的欧拉解法,到数论中的欧拉函数,微分方程(wēi fēn fānɡ chénɡ)的欧拉方程,级数论的欧拉常数,变分学的欧拉方程,复变函数论的欧拉公式等等,多不胜数.

欧拉于17074月出生在瑞士巴塞尔的一个牧师家庭.父亲为了让儿子继承自己的事业,把欧拉送进了巴塞尔大学学习神学.但是欧拉在大学中却迷恋上了数学,并被德高望重的数学教授约翰·伯努利(Jean Bornoulli16671748)看中.伯努利真诚而又耐心地劝说欧拉的父亲,他说:让您的儿子作村里的牧师,这是没有道理的,欧拉具有数学的天才,由我来安排、指导他的学习吧!”从此,欧拉师从约翰·伯努利和丹尼尔·伯努利(Daniel Bernoulli),开始了他数学生涯.

172619岁的欧拉写了一篇关于船桅杆的论文,一举获得了巴黎科学奖.1727年由于丹尼尔·伯努利的举荐欧拉到了彼得堡科学院,从事数学研究工作.可惜好景不长,由于俄国女皇喀德林一世的逝世,俄国陷入了混战,社会一片混乱.虽然欧拉到处躲避,但仍然终日不得安宁.那时的欧拉只要有一线可能,就排除一切干扰,竭尽全力进行研究.由于过度疲劳和取暖柴禾的烟熏,欧拉的右眼在1735年失明了.

1741年,德国的腓特烈大帝邀请欧拉到柏林科学院工作.欧拉欣然接受邀请,为能有机会脱离动乱的俄国而高兴.由于柏林各方面的条件都很好,欧拉的研究不断深入,连续公开发表了许多(xǔduō)数学论著,他开始闻名于欧洲,不少




年轻的数学家慕名来到柏林,云集在他的周围. 1744年腓特烈大帝任命欧拉为柏林(bǎi lín)科学数学研究所所长.

1762年,俄国喀德林二世继位.这位女皇(nǚhuáng)很注意发展自然科学极会网罗人材.1766年她邀请(yāoqǐng)欧拉重返彼得堡科学院,从此欧拉一直在彼得堡科学院工作,直至去世.

欧拉回彼得堡不久,左眼也失明了,处境十分艰难.然而他却以惊人的毅力和特有(tè yǒu)的超人记忆力克服了这些困难,不断地深化他的研究.1771年彼得堡的一场大火吞没了欧拉的全部藏书.双目失明的欧拉本人也险些葬身火海,幸亏瑞士朋友别尔·古利姆的舍身相救,才得以幸免.火灾过后,女皇给欧拉拨了一套华丽的新房并让他作了白内障手术.但好境不长,欧拉终究没有能逃脱双目失明的厄运.失明期间,他口述了几本书和400篇左右的论文.

欧拉罕见的记忆力和敏捷的心算力是他成功的一个原因.年老的时候能复述年轻时代的笔记内容,即使对高等数学有时也可以用心算来完成.有一次欧拉的学生把一个比较复杂的收敛级数的前17项加起来,算到第50位数字时相差了一个单位,欧拉竟用心算将错误找了出来.法国天文、物理学家阿拉哥说:“欧拉做计算好像一点也不费力,正如人呼吸空气,或老鹰乘风飞翔一样.” 178397日,欧拉与家属边吃饭,边谈论赫斯科尔(Sir William

Herochel17381822) 1781年发现天王星的故事.当他正兴致勃勃地谈论其运行轨道的问题时,突然,他叼着的烟斗掉了下来……,欧拉的生命结束了. 拓扑学的萌芽也可以追溯到欧拉,欧拉于1763年提交柏林科学院的一篇论文,即著名的哥尼斯堡(K o nigsberg)七桥问题.这是拓扑问题的第一个初等例子.

哥尼斯堡是著名哲学家康德(Immanuel Kant17241804)的出生地,它是座历史古城,城中有一条河,叫布勒格尔河,横贯城区,河上搭有7座桥,河中有座小岛.



所谓(suǒwèi)的哥尼斯堡七桥问题就是:能否一次通过全部七座桥、且每桥只过一次?


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