① 中国古代数学家简介
一、刘徽(古代着名数学家)
刘徽(约225年—约295年),汉族,山东滨州邹平市人,魏晋期间伟大的数学家,中国古典数学理论的奠基人之一。是中国数学史上一个非常伟大的数学家,他的杰作《九章算术注》和《海岛算经》,是中国最宝贵的数学遗产。
刘徽思想敏捷,方法灵活,既提倡推理又主张直观。他是中国最早明确主张用逻辑推理的方式来论证数学命题的人。刘徽的一生是为数学刻苦探求的一生。他虽然地位低下,但人格高尚。他不是沽名钓誉的庸人,而是学而不厌的伟人,他给我们中华民族留下了宝贵的财富。
二、朱世杰(元代数学家、教育家)
朱世杰(1249年-1314年),字汉卿,号松庭,汉族,燕山(今北京)人氏,元代数学家、教育家,毕生从事数学教育。有“中世纪世界最伟大的数学家”之誉。朱世杰在当时天元术的基础上发展出“四元术”,也就是列出四元高次多项式方程,以及消元求解的方法。
此外他还创造出“垛积法”,即高阶等差数列的求和方法,与“招差术”,即高次内插法。主要着作是《算学启蒙》与《四元玉鉴》。
三、杨辉(南宋着名数学家)
杨辉(生卒年不详),字谦光,汉族,钱塘(今浙江杭州)人,南宋杰出的数学家、数学教育家。
生平履历不详。曾担任过南宋地方行政官员,为政清廉,足迹遍及苏杭一带。他在总结民间乘除捷算法、“垛积术”、纵横图以及数学教育方面,均做出了重大的贡献。他是世界上第一个排出丰富的纵横图和讨论其构成规律的数学家。
还曾论证过弧矢公式,时人称为“辉术”。与秦九韶、李冶、朱世杰并称“宋元数学四大家”。
着有数学着作5种21卷,即《详解九章算法》12卷(1261),《日用算法》2卷(1262),《乘除通变本末》3卷(1274),《田亩比类乘除捷法》2卷(1275)和《续古摘奇算法》2卷(1275)(其中《详解》和《日用算法》已非完书)。
后三种合称为《杨辉算法》。朝鲜、日本等国均有译本出版,流传世界。
四、李锐 (清代数学家)
李锐,中国清代数学家。字尚之,号四香。江苏元和(今苏州)人。清干隆三 十三年十二月八日(1769 年 1 月 15 日)生;嘉庆二十二年六月三十日(1817 年 8 月 12 日)卒。数学、天文学。
曾受业于钱大昕门下,后入阮元幕府,整理数学典籍。实际主持《畴人传》的编写工作。着有《弧矢算术细草》、《勾股算术细草》、《方程新术草》,阐发中国古代数学的精粹。还曾对多部历法进行注释和数理上的考证,着成《日法朔余强弱考》。
五、赵爽 (古代数学家)
赵爽,又名婴,字君卿,中国数学家。东汉末至三国时代吴国人。他是我国历史上着名的数学家与天文学家。生平不详,约182---250年。
据载,他研究过张衡的天文学着作《灵宪》和刘洪的《乾象历》,也提到过“算术”。他的主要贡献是约在222年深入研究了《周髀》,该书是我国最古老的天文学着作,唐初改名为《周髀算经》该书写了序言,并作了详细注释。
该书简明扼要地总结出中国古代勾股算术的深奥原理。其中一段530余字的“勾股圆方图”注文是数学史上极有价值的文献。他详细解释了《周髀算经》中勾股定理,将勾股定理表述为:“勾股各自乘,并之,为弦实。开方除之,即弦。”。
又给出了新的证明:“按弦图,又可以勾股相乘为朱实二,倍之为朱实四,以勾股之差自相乘为中黄实,加差实,亦成弦实。”。“又”“亦”二字表示赵爽认为勾股定理还可以用另一种方法证明。
② 中国历史上第一个数学家是谁
引言:数千年的中国数学发展史,很多着名的数学家给我们留下了宝贵的数学财富,同时也使中国古代数学在世界数学史上占据不可忽视的地位。
商 高
商高是公元前十一世纪的中国人。当时中国的朝代是西周,是奴隶社会时期。
在中国古代大约是战国时期西汉的数学着作《周髀算经》中记录着商高同周公的一段对话。商高说:“…故折矩,勾广三,股修四,经隅五。”
商高那段话的意思就是说:当直角三角形的两条直角边分别为3(短边)和4(长边)时,径隅(就是弦)则为5。以后人们就简单地把这个事实说成“勾三股四弦五”。
由于勾股定理的内容最早见于商高的话中,所以人们就把这个定理叫作“商高定理”。
关于勾股定理的发现,《周髀算经》上说:“故禹之所以治天下者,此数之所由生也。”“此数”指的是“勾三股四弦五”,这句话的意思就是说:勾三股四弦五这种关系是在大禹治水时发现的。
刘徽
刘徽(生于公元250年左右),他的生活年代主要是在三国时期。其出生地大约为今山东淄博市淄川人。刘徽是中国数学史上一个非常伟大的数学家,在世界数学史上,也占有杰出的地位.他的杰作《九章算术注》和《海岛算经》,是我国最宝贵的数学遗产.
九章算术》约成书于东汉之初,共有246个问题的解法.在许多方面:如解联立方程,分数四则运算,正负数运算,几何图形的体积面积计算等,都属于世界先进之列,但因解法比较原始,缺乏必要的证明,而刘徽则对此均作了补充证明.在这些证明中,显示了他在多方面的创造性的贡献.他是世界上最早提出十进小数概念的人,并用十进小数来表示无理数的立方根.在代数方面,他正确地提出了正负数的概念及其加减运算的法则;改进了线性方程组的解法.在几何方面,提出了“割圆术”,即将圆周用内接或外切正多边形穷竭的一种求圆面积和圆周长的方法.他利用割圆术科学地求出了圆周率π=3.14的结果.刘徽在割圆术中提出的“割之弥细,所失弥少,割之又割以至于不可割,则与圆合体而无所失矣”,这可视为中国古代极限观念的佳作.
《海岛算经》一书中, 刘徽精心选编了九个测量问题,这些题目的创造性、复杂性和富有代表性,都在当时为西方所瞩目.
刘徽思想敏捷,方法灵活,既提倡推理又主张直观.他是我国最早明确主张用逻辑推理的方式来论证数学命题的人.
刘徽的一生是为数学刻苦探求的一生.他虽然地位低下,但人格高尚.他不是沽名钓誉的庸人,而是学而不厌的伟人,他给我们中华民族留下了宝贵的财富.
张邱建
张邱建,北魏数学家,贝州清河人。他从小聪明好学,酷爱算术。一生从事数学研究,造诣很深。“百鸡问题”是中古时期,关于不定方程整数的典型问题,邱建对此有精湛和独到的见解。着有《张邱建算经》3卷。后世学者北周甄鸾、唐李淳风相继为该书作了注释。刘孝孙为算经撰了细草。算经的体例为问答式,条理精密,文词古雅,是中国古代数学史上的杰作,也是世界数学资料库中的一份遗产。
贾 宪
贾宪,中国古代北宋时期杰出的数学家。曾撰写的《黄帝九章算法细草》(九卷)和《算法斆古集》(二卷)(斆xiào,意:数导)均已失传。
他的主要贡献是创造了“贾宪三角”和增乘开方法,增乘开方法即求高次幂的正根法。目前中学数学中的混合除法,其原理和程序均与此相仿,增乘开方法比传统的方法整齐简捷、又更程序化,所以在开高次方时,尤其显出它的优越性,这个方法的提出要比欧洲数学家霍纳的结论早七百多年。
秦九韶
秦九韶(约1202--1261),字道古,四川安岳人。先后在湖北,安徽,江苏,浙江等地做官,1261年左右被贬至梅州,(今广东梅县),不久死于任所。他与李冶,杨辉,朱世杰并称宋元数学四大家。早年在杭州“访习于太史,又尝从隐君子受数学”,1247年写成着名的《数书九章》。《数书九章》全书凡18卷,81题,分为九大类。其最重要的数学成就----“大衍总数术”(一次同余组解法)与“正负开方术”(高次方程数值解法),使这部宋代算经在中世纪世界数学史上占有突出的地位。关于一次同余组解法问题,西方到18,19世纪才获得相同的定理;至于求高次方程的数值解法,英国数学家霍纳在1819年才发表与‘正负开方法’一样的霍纳法。秦九韶在多元一次方程组和几何测量方面也有创新。他是世界上最伟大数学家之一,《数书九章》标志着中国的古代数学达到了一个新的高峰。
李冶
李冶(1192----1279),原名李治,号敬斋,金代真定栾城人,曾任钧州(今河南禹县)知事,1232年钧州被蒙古军所破,遂隐居治学,被元世祖忽必烈聘为翰林学士,仅一年,便辞官回乡。1248年撰成《测圆海镜》十二卷,其主要目的是说明用天元术列方程的方法。“天元术”与现代代数中的列方程法相类似,“立天元一为某某”,相当于“设x为某某“,可以说是符号代数的尝试。李冶还有另一步数学着作《益古演段》(1259)也是讲解天元术的。最大的贡献是发现了列方程的方法中所起的作用,使地开方式与现代求解方程的方法一致。在欧洲,直到16世纪才出现类似的代数学方法。
朱世杰
朱世杰是元朝一位杰出的数学科学家。
朱世杰,字汉卿,号松庭,燕山(今北京)人氏。他长期从事数学研究和教育事业。他的主要着作有《算学启蒙》三卷和《四元玉鉴》三卷。
朱世杰在数学科学上,全面地继承了秦九韶、李冶、杨辉的数学成就,并给予创造性的发展,写出了《算学启蒙》、《四元玉鉴》等着名作品,把我国古代数学推向更高的境界,形成宋元时期中国数学的最高峰。
《算学启蒙》这部书从乘除运算起,一直讲到当时数学发展的最高成就“天元术”,全面介绍了当时数学所包含的各方面内容。它的体系完整,内容深入浅出,通俗易懂,是一部很着名的启蒙读物。这部着作后来流传到朝鲜、日本等国,出版过翻刻本和注释本,产生过一定的影响。
而《四元玉鉴》更是一部成就辉煌的数学名着。它受到近代数学史研究者的高度评价,认为是中国古代数学科学着作中最重要的、最有贡献的一部数学名着。
《四元玉鉴》成书于大德七年(1303),共三卷,24门,288问,介绍了朱世杰在多元高次方程组的解法——四元术,以及高阶等差级数的计算——垛积术、招差术等方面的研究和成果。
朱世杰和他的着作《四元玉鉴》享有巨大的国际声誉。近代日本、法国、美国、比利时以及亚、欧、美许多国家都有人向本国介绍《四元玉鉴》。在世界数学史上起到了不可估量的作用。
除了以上成就外,朱世杰还在他的着作中提出了许多值得注意的内容:
1.在中国数学史上,他第一次正式提出了正负数乘法的正确法则;
2.他对球体表面积的计算问题作了探讨,这是我国占代数学典籍中唯一的一次讨论。结论虽不正确,但创新精神是可贵的;
3.在《算学启蒙》中,他记载了完整的“九归除法”口诀,和现在流传的珠算归除口诀几乎完全一致。
朱世杰继承和发展了前人的数学成就,为推进我国古代数学科学的发展做出了不可磨灭的贡献。朱世杰不愧是我国乃至世界数学史上负有盛名的数学家。
由于朱世杰和其他同时代数学家的共同努力,使宋元时期的数学达到了光辉的高度,在很多方面都居于世界前列。
祖冲之和其子祖暅
祖冲之(公元429~500年)祖籍是现今河北省涞源县,他是南北朝时代的一位杰出科学家。他不仅是一位数学家,同时还通晓天文历法、机械制造、音乐等领域,并且是一位天文学家。
祖冲之在数学上的杰出成就,是关于圆周率的计算.祖冲之在前人成就的基础上,经过刻苦钻研,反复演算,求出π在3.1415926与3.1415927之间.并得出了π分数形式的近似值。祖冲之计算得出的密率,
外国数学家获得同样结果,已是一千多年以后的事了.为了纪念祖冲之的杰出贡献,有些外国数学史家建议把 π 叫做"祖率".
祖冲之还与他的儿子祖暅(也是我国着名的数学家)一起,用巧妙的方法解决了球体体积的计算.他们当时采用的一条原理是:“幂势既同,则积不容异。”意即,位于两平行平面之间的两个立体,被任一平行于这两平面的平面所截,如果两个截面的面积恒相等,则这两个立体的体积相等.这一原理,在西文被称为卡瓦列利原理,但这是在祖氏以后一千多年才由卡氏发现的.为了纪念祖氏父子发现这一原理的重大贡献,大家也称这原理为"祖暅原理".
他在以下三方面对我国古代数学有着巨大的推动::
一是圆周率的计算.他算得 3.1415926<π<3.1415927且取为密率。的取值范围及密率的计算都领先国外千余年.
二是球体积的计算.祖冲之与他的儿子祖恒一起找到了球体积的计算公式.这其中所用到的“祖恒原理”,“幂势既同则积不容异”,即等高处横截面积都相等的两个几何体的体积必相等.直到一千一百年后,意大利数学家卡瓦利里(B.Cavalieri)才提出与之有相仿意义的公理.
三是注解《九章算术》,并着《级术》.《缀术》在唐代做为数学教育的课本,以“学官莫能究其深奥”而着称,可惜这部珍贵的典籍早已失传.
祖冲之在数学上的这些成就,使得这个时期在数学的某些方面“中国人不仅赶上了希腊人”,甚至领先他们一千年.
杨 辉
杨辉,中国南宋时期杰出的数学家和数学教育家。在13世纪中叶活动于苏杭一带,其着作甚多。
他着名的数学书共五种二十一卷。着有《详解九章算法》十二卷(1261年)、《日用算法》二卷(1262年)、《乘除通变本末》三卷(1274年)、《田亩比类乘除算法》二卷(1275年)、《续古摘奇算法》二卷(1275年)。
宋元数学四大家之一的杨辉,他是世界上第一个排出丰富的纵横图和讨论其构成规律的数学家。杨辉可以说是世界上第一个给出了如此丰富的纵横图和讨论了构成规律的数学家。杨辉除此成就之外,还有一项重大贡献,就是“杨辉三角”。
杨辉的数学研究与教育工作的重点是在计算技术方面,他对筹算乘除捷算法进行总结和发展,有的还编成了歌决,如九归口决。他在《续古摘奇算法》中介绍了各种形式的"纵横图"及有关的构造方法,同时"垛积术"是杨辉继沈括"隙积术"后,关于高阶等差级数的研究。杨辉在"纂类"中,将《九章算术》246个题目按解题方法由浅入深的顺序,重新分为乘除、分率、合率、互换、二衰分、叠积、盈不足、方程、勾股等九类。
他非常重视数学教育的普及和发展,在《算法通变本末》中,杨辉为初学者制订的"习算纲目"是中国数学教育史上的重要文献。
赵 爽
赵爽,又名婴,字君卿,东汉末至三国时代的吴国数学家。他在数学上的最大贡献是研究《周髀算经》中取得的成就。他所作的《周髀算经注》中有一篇《勾股圆方图注》全文五百余字,并附有云幅插图(已失传),这篇注文简练地总结了东汉时期勾股算术的重要成果,最早给出并证明了有关勾股弦三边及其和、差关系的二十多个命题,他的证明主要是依据几何图形面积的换算关系。
赵爽还在《勾股圆方图注》中推导出二次方程 (其中a>0,A>0)的求根公式
在《日高图注》中利用几何图形面积关系,给出了“重差术”的证明。(汉代天文学家测量太阳高、远的方法称为重差术)。
黄宗宪
黄宗宪,字玉屏,号小谷,中国清代湖南新化人。他是丁取忠的学生,亦是以丁取忠为首的白芙堂数学学术团体的重要成员。在他多部着作中以《求一术通解》(1874)最为重要,由左潜参定。在该书中,黄宗宪对秦九韶的“求一术”作了进一步的阐述,他不仅解答了一次同余式组问题,还用“求一术”解决了二元一次不定方程问题。
徐光启
徐光启(1562.4.24—1633.11.8),字子先,号玄扈,上海人。他在介绍西方自然科学和发展我国农业、水利、天文、数学等方面都有相当大的贡献,是我国明末杰出的科学家。
徐光启在数学方面的重要贡献是翻译了欧几里得的《几何原本》前六卷。他的译文质量很高,许多数学上的专门名词和术语,如几何、点、线、面、平行线、钝角、锐角、三角形、四边形等等,都是由他首先使用,并沿用至今。另外,他还有《测量异同》和《勾股义》等数学着作。他把中西测量方法和数学方法进行了一些比较,并运用《几何原本》中的定理把我国古代一些证明方法严格化。还创造了一些新的证明系统,为我国后来的数学研究作出了很大的贡献。
③ 小学期间遇到的数学家及其的贡献
八岁的高斯发现了数学定理
德国着名大科学家高斯(1777~1855)出生在一个贫穷的家庭。高斯在还不会讲话就自己学计算,在三岁时有一天晚上他看着父亲在算工钱时,还纠正父亲计算的错误。
长大后他成为当代最杰出的天文学家、数学家。他在物理的电磁学方面有一些贡献,现在电磁学的一个单位就是用他的名字命名。数学家们则称呼他为“数学王子”。
他八岁时进入乡村小学读书。教数学的老师是一个从城里来的人,觉得在一个穷乡僻壤教几个小猢狲读书,真是大材小用。而他又有些偏见:穷人的孩子天生都是笨蛋,教这些蠢笨的孩子念书不必认真,如果有机会还应该处罚他们,使自己在这枯燥的生活里添一些乐趣。
这一天正是数学教师情绪低落的一天。同学们看到老师那抑郁的脸孔,心里畏缩起来,知道老师又会在今天捉这些学生处罚了。
“你们今天替我算从1加2加3一直到100的和。谁算不出来就罚他不能回家吃午饭。”老师讲了这句话后就一言不发的拿起一本小说坐在椅子上看去了。
教室里的小朋友们拿起石板开始计算:“1加2等于3,3加3等于6,6加4等于10……”一些小朋友加到一个数后就擦掉石板上的结果,再加下去,数越来越大,很不好算。有些孩子的小脸孔涨红了,有些手心、额上渗出了汗来。
还不到半个小时,小高斯拿起了他的石板走上前去。“老师,答案是不是这样?”
老师头也不抬,挥着那肥厚的手,说:“去,回去再算!错了。”他想不可能这么快就会有答案了。
可是高斯却站着不动,把石板伸向老师面前:“老师!我想这个答案是对的。”
数学老师本来想怒吼起来,可是一看石板上整整齐齐写了这样的数:5050,他惊奇起来,因为他自己曾经算过,得到的数也是5050,这个8岁的小鬼怎么这样快就得到了这个数值呢?
高斯解释他发现的一个方法,这个方法就是古时希腊人和中国人用来计算级数1+2+3+…+n的方法。高斯的发现使老师觉得羞愧,觉得自己以前目空一切和轻视穷人家的孩子的观点是不对的。他以后也认真教起书来,并且还常从城里买些数学书自己进修并借给高斯看。在他的鼓励下,高斯以后便在数学上作了一些重要的研究了。
量王冠体积的阿基米德
传说古希腊的国王,想制一顶与泰尔的王冠一模一样的纯金王冠,便召见一位高明的首饰匠,向他说明了旨意,并如数让他称走了黄金。
过了一段时间之后,首饰匠如期将王冠交来,外表金碧辉煌,确实与泰尔的王冠完全相同,重量也恰如取走的黄金。国王按照自己原先的许诺,给了首饰匠重重的奖励。
但是那个首饰匠的举止行动像个骗子,被取去的黄金会不会偷换下来而掺进了别的金属?面对这个金色的王冠,国王的心一下子冷了!但是不把王冠熔化,又怎能判定黄金中是否掺了假?这么美丽辉煌的王冠,又怎么舍得再熔化?国王被这个难解的疑团日夜缠绕,寝食不安,终于卧病不起。
最后,他召见了阿基米德。阿基米德是当时最着名的智者。国王把这个难题交给了他:必须检验王冠是不是纯金制造,却又不准损坏王冠的一丝一毫。阿基米德苦思冥想,把所有想到的办法,都作了尝试,然而仍不能揭开王冠的秘密。他忘记了饮食、睡眠,忘记了洗澡、治病,痴痴迷迷,连梦中都叨念着:“王冠……国王……首饰匠……银子……金子……”几个星期以后,阿基米德蓬头垢面,妻子把他赶进了浴室里。当阿基米德浸入水中之后,突然感到自己的体重减轻了,只要轻轻用力,身体就能浮起……此时,他满脑袋的仍是王冠……国王……首饰匠……金子……银子……。身体一会儿沉下,一会儿浮上,浴盆的水位也一会儿升,一会儿降……
阿基米德忽翻身跳起,大声高呼:“有办法了,有办法了!”连衣服也没穿,光着身子直向王宫奔去,路上留下一条湿漉漉的足迹……
你知道,阿基米德从水的浮力中得到了什么启示吗?
解:阿基米德根据身体在浴缸中沉浮引起了水位升降的道理,取了一只盛满水的容器,将王冠放进水中,容器里的水必然溢出。他把溢出的水收集在另一个容器里。
接着他将一块与王冠同样重的纯金,也放进那个盛满水的容器中,再把溢出的水收集起来。如果王冠是纯金制成的,那么两次溢出的水应该同样多,可是王冠排出的水,与纯金排出的水并不同,说明王冠中掺进了比重与纯金不同的材料,从而断定金冠中被掺了假。阿基米德终于解决了难题。狡诈的金匠因此受到了惩罚。
小欧拉智改羊圈
欧拉是数学史上着名的数学家,他在数论、几何学、天文数学、微积分等好几个数学的分支领域中都取得了出色的成就。不过,这个大数学家在孩提时代却一点也不讨老师的喜欢,他是一个被学校除了名的小学生。
事情是因为星星而引起的。 当时,小欧拉在一个教会学校里读书。有一次,他向老师提问,天上有多少颗星星。老师是个神学的信徒,他不知道天上究竟有多少颗星,圣经上也没有回答过。其实,天上的星星数不清,是无限的。我们的肉眼可见的星星也有几千颗。这个老师不懂装懂,回答欧拉说:"天有有多少颗星星,这无关紧要,只要知道天上的星星是上帝镶嵌上去的就够了。"
欧拉感到很奇怪:"天那么大,那么高,地上没有扶梯,上帝是怎么把星星一颗一颗镶嵌到一在幕上的呢?上帝亲自把它们一颗一颗地放在天幕,他为什么忘记了星星的数目呢?上帝会不会太粗心了呢?
他向老师提出了心中的疑问,老师又一次被问住了,涨红了脸,不知如何回答才好。老师的心中顿时升起一股怒气,这不仅是因为一个才上学的孩子向老师问出了这样的问题,使老师下不了台,更主要的是,老师把上帝看得高于一切。小欧拉居然责怪上帝为什么没有记住星星的数目,言外之意是对万能的上帝提出了怀疑。在老师的心目中,这可是个严重的问题。
在欧拉的年代,对上帝是绝对不能怀疑的,人们只能做思想的奴隶,绝对不允许自由思考。小欧拉没有与教会、与上帝"保持一致",老师就让他离开学校回家。但是,在小欧拉心中,上帝神圣的光环消失了。他想,上帝是个窝囊废,他怎么连天上的星星也记不住?他又想,上帝是个独裁者,连提出问题都成了罪。他又想,上帝也许是个别人编造出来的家伙,根本就不存在。
回家后无事,他就帮助爸爸放羊,成了一个牧童。他一面放羊,一面读书。他读的书中,有不少数学书。
爸爸的羊群渐渐增多了,达到了100只。原来的羊圈有点小了,爸爸决定建造一个新的羊圈。他用尺量出了一块长方形的土地,长40米,宽15米,他一算,面积正好是600平方米,平均每一头羊占地6平方米。正打算动工的时候,他发现他的材料只够围100米的篱笆,不够用。若要围成长40米,宽15米的羊圈,其周长将是110米(15+15+40+40=110)父亲感到很为难,若要按原计划建造,就要再添10米长的材料;要是缩小面积,每头羊的面积就会小于6平方米。
小欧拉却向父亲说,不用缩小羊圈,也不用担心每头羊的领地会小于原来的计划。他有办法。父亲不相信小欧拉会有办法,听了没有理他。小欧拉急了,大声说,只有稍稍移动一下羊圈的桩子就行了。
父亲听了直摇头,心想:"世界上哪有这样便宜的事情?"但是,小欧拉却坚持说,他一定能两全齐美。父亲终于同意让儿子试试看。
小欧拉见父亲同意了,站起身来,跑到准备动工的羊圈旁。他以一个木桩为中心,将原来的40米边长截短,缩短到25米。父亲着急了,说:"那怎么成呢?那怎么成呢?这个羊圈太小了,太小了。"小欧拉也不回答,跑到另一条边上,将原来15米的边长延长,又增加了10米,变成了25米。经这样一改,原来计划中的羊圈变成了一个25米边长的正方形。然后,小欧拉很自信地对爸爸说:"现在,篱笆也够了,面积也够了。"
父亲照着小欧拉设计的羊圈扎上了篱笆,100米长的篱笆真的够了,不多不少,全部用光。面积也足够了,而且还稍稍大了一些。父亲心里感到非常高兴。孩子比自己聪明,真会动脑筋,将来一定大有出息。
父亲感到,让这么聪明的孩子放羊实在是及可惜了。后来,他想办法让小欧拉认识了一个大数学家伯努利。通过这位数学家的推荐,1720年,小欧拉成了巴塞尔大学的大学生。这一年,小欧拉13岁,是这所大学最年轻的大学生。
报效祖国宏愿------ 华罗庚的故事
华罗庚的父亲是经营杂货店的小业主,由于经营惨淡,家境每况愈下,致使上中学不久的华罗庚辍学,当了杂货店的记账员。在繁琐、单调的劳作中,他并没有放弃最大的嗜好---数学研究。正在他发奋自学时,灾难从天而降---他染上了可怕的伤寒症,被医生判了“死刑”。然而,他竟然奇迹般地活了过来,但左腿却落下了终生残疾。他常挂在嘴边的是这样一句话:“所谓天才,就是靠坚持不断的努力。”这位没有大学文凭的数学家,凭着坚持不懈的努力,刻苦自学,于1930年,以《苏家驹之代数五次方程式不能成立的理由》的论文,而使中国数学界刮目相看。后被熊庆来教授推荐到清华大学数学系任助教,开始了他的数学生涯。
1936年,经熊庆来教授推荐,华罗庚前往英国,留学剑桥。20世纪声名显赫的数学家哈代,早就听说华罗庚很有才气,他说:“你可以在两年之内获得博士学位。”可是华罗庚却说:“我不想获得博士学位,我只要求做一个访问者。”“我来剑桥是求学问的,不是为了学位。”两年中,他集中精力研究堆垒素数论,并就华林问题、他利问题、奇数哥德巴赫问题发表18篇论文,得出了着名的“华氏定理”,向全世界显示了中国数学家出众的智慧与能力。
1946年,华罗庚应邀去美国讲学,并被伊利诺大学高薪聘为终身教授,他的家属也随同到美国定居,有洋房和汽车,生活十分优裕。当时,不少人认为华罗庚是不会回来了。
新中国的诞生,牵动着热爱祖国的华罗庚的心。1950年,他毅然放弃在美国的优裕生活,
回到了祖国,而且还给留美的中国学生写了一封公开信,动员大家回国参加社会主义建设。他在信中坦露出了一颗爱中华的赤子之心:“朋友们!梁园虽好,非久居之乡。归去来兮……为了国家民族,我们应当回去……”虽然数学没有国界,但数学家却有自己的祖国。
华罗庚从海外归来,受到党和人民的热烈欢迎,他回到清华园,被委任为数学系主任,不久又被任命为中国科学院数学研究所所长。从此,开始了他数学研究真正的黄金时期。他不但连续做出了令世界瞩目的突出成绩,同时满腔热情地关心、培养了一大批数学人才。为摘取数学王冠上的明珠,为应用数学研究、试验和推广,他倾注了大量心血。
据不完全统计,数十年间,华罗庚共发表了152篇重要的数学论文,出版了9部数学着作、11本数学科普着作。他还被选为科学院的国外院士和第三世界科学家的院士。
从初中毕业到人民数学家,华罗庚走过了一条曲折而辉煌的人生道路,为祖国争得了极大的荣誉。
祖冲之(429~500)
中国南北朝时代南朝数学家、天文学家、物理学家。范阳遒(今河北涞水)人
祖冲之(429-500)的祖父名叫祖昌,在宋朝做了一个管理朝廷建筑的长官。祖冲之长在这样的家庭里,从小就读了不少书,人家都称赞他是个博学的青年。他特别爱好研究数学,也喜欢研究天文历法,经常观测太阳和星球运行的情况,并且做了详细记录。
宋孝武帝听到他的名气,派他到一个专门研究学术的官署“华林学省”工作。他对做官并没有兴趣,但是在那里,可以更加专心研究数学、天文了。
我国历代都有研究天文的官,并且根据研究天文的结果来制定历法。到了宋朝的时候,历法已经有很大进步,但是祖冲之认为还不够精确。他根据他长期观察的结果,创制出一部新的历法,叫做“大明历”(“大明”是宋孝武帝的年号)。这种历法测定的每一回归年(也就是两年冬至点之间的时间)的天数,跟现代科学测定的相差只有五十秒;测定月亮环行一周的天数,跟现代科学测定的相差不到一秒,可见它的精确程度了。
公元462年,祖冲之请求宋孝武帝颁布新历,孝武帝召集大臣商议。那时候,有一个皇帝宠幸的大臣戴法兴出来反对,认为祖冲之擅自改变古历,是离经叛道的行为。祖冲之当场用他研究的数据回驳了戴法兴。戴法兴依仗皇帝宠幸他,蛮横地说:“历法是古人制定的,后代的人不应该改动。”祖冲之一点也不害怕。他严肃地说:“你如果有事实根据,就只管拿出来辩论。不要拿空话吓唬人嘛。”宋孝武帝想帮助戴法兴,找了一些懂得历法的人跟祖冲之辩论,也一个个被祖冲之驳倒了。但是宋孝武帝还是不肯颁布新历。直到祖冲之死了十年之后,他创制的大明历才得到推行。
尽管当时社会十分动乱不安,但是祖冲之还是孜孜不倦地研究科学。他更大的成就是在数学方面。他曾经对古代数学着作《九章算术》作了注释,又编写一本《缀术》。他的最杰出贡献是求得相当精确的圆周率。经过长期的艰苦研究,他计算出圆周率在3.1415926和3.1415927之间,成为世界上最早把圆周率数值推算到七位数字以上的科学家。
祖冲之在科学发明上是个多面手,他造过一种指南车,随便车子怎样转弯,车上的铜人总是指着南方;他又造过“千里船”,在新亭江(在今南京市西南)上试航过,一天可以航行一百多里。他还利用水力转动石磨,舂米碾谷子,叫做“水碓磨”。
祖冲之晚年的时候,掌握宋朝禁卫军的萧道成灭了宋朝。
陈景润(1933~1966)
中国数学家、中国科学院院士。福建闽候人。
陈景润出生在一个小职员的家庭,上有哥姐、下有弟妹,排行第三。因为家里孩子多,父亲收入微薄,家庭生活非常拮据。因此,陈景润一出生便似乎成为父母的累赘,一个自认为是不爱欢迎的人。上学后,由于瘦小体弱,常受人欺负。这种特殊的生活境况,把他塑造成了一个极为内向、不善言谈的人,加上对数学的痴恋,更使他养成了独来独往、独自闭门思考的习惯,因此竟被别人认为是一个 “怪人”。陈景润毕生后选择研究数学这条异常艰辛的人生道路,与沈元教授有关。在他那里,陈景润第一次知道了哥德巴赫猜想,也就是从那里,陈景润第一刻起,他就立志去摘取那颗数学皇冠上的明珠。1953年,他毕业于厦门大学,留校在图书馆工作,但始终没有忘记哥德巴赫猜想,他把数学论文寄给华罗庚教授,华罗庚阅后非常赏识他的才华,把他调到中国科学院数学研究所当实习研究员,从此便有幸在华罗庚的指导下,向哥德巴赫猜想进军。1966年5月,一颗耀眼的新星闪烁于全球数学界的上空------陈景润宣布证明了哥德巴赫猜想中的"1+2";1972年2月,他完成了对"1+2"证明的修改。令人难以置信的是,外国数学家在证明"1+3"时用了大型高速计算机,而陈景润却完全靠纸、笔和头颅。如果这令人费解的话,那么他单为简化"1+2"这一证明就用去的6麻袋稿纸,则足以说明问题了。1973年,他发表的着名的"陈氏定理",被誉为筛法的光辉顶点。
对于陈景润的成就,一位着名的外国数学家曾敬佩和感慨地誉:他移动了群山。
欧拉(1707~1783)
欧拉瑞士数学家,英国皇家学会会员。
欧拉从小着迷数学,是一位不折不扣的数学天才。他13岁便成为着名的巴塞尔大学的学生,16岁获硕士学位,23岁就晋升为教授。1727年,他应邀去俄国圣彼得堡科学院工作。过度的劳累,致使他双目失明。但是,这并没有影响他的工作。欧拉具有惊人的记忆力。氢说,1771年圣彼德堡的一场大火,把他的大量藏书和手稿化为灰烬。他就凭着惊人的记忆,口授发表了论文400多篇、论着多部。欧拉这们18世纪数学巨星,在微积分、微分方程、几何、数论、变分学等领域都作出了巨大贡献,从而确定了他作为变分法的奠基人、复变函数先驱者的地位。同时,他还是一位出色的科普作家,他发表的科普读物,在长达90年内不断重印。欧拉是古往今来最多产的数学家,据说他留下的宝贵的文化遗产够当时的圣彼得堡所有的印刷机同时忙上几年。
欧拉作为历史上对数学贡献最大的四位数学家之一(另外三位是阿基米德、牛顿、高斯),被誉为"数学界的莎士比亚"。
数学家杨辉
杨辉,中国南宋时期杰出的数学家和数学教育家。在13世纪中叶活动于苏杭一带,其着作甚多。他着名的数学书共五种二十一卷。着有《详解九章算法》十二卷(1261年)、《日用算法》二卷(1262年)、《乘除通变本末》三卷(1274年)、《田亩比类乘除算法》二卷(1275年)、《续古摘奇算法》二卷(1275年)。杨辉的数学研究与教育工作的重点是在计算技术方面,他对筹算乘除捷算法进行总结和发展,有的还编成了歌决,如九归口决。 他在《续古摘奇算法》中介绍了各种形式的"纵横图"及有关的构造方法,同时"垛积术"是杨辉继沈括"隙积术"后,关于高阶等差级数的研究。杨辉在"纂类"中,将《九章算术》246个题目按解题方法由浅入深的顺序,重新分为乘除、分率、合率、互换、二衰分、叠积、盈不足、方程、勾股等九类。
他非常重视数学教育的普及和发展,在《算法通变本末》中,杨辉为初学者制订的"习算纲目"是中国数学教育史上的重要文献。
而要求重写;第二份推导详尽的稿子又因审稿人病逝而下落不明;1831年1月提交的第三份论文又因评阅人不能全部看懂而被否定。
青年伽罗华一方面追求数学的真知,另一方面又献身于追求社会正义的事业。在1831年法国的“七月革命”中,作为高等师范学校新生,伽罗华率领群众走上街头,抗议国王的专制统治,不幸被捕。在狱中,他染上了霍乱。即使在这样的恶劣条件下,伽罗华仍然继续搞他的数学研究,并且写成了论文,准备出狱后发表。出狱不久,因为卷入一场无聊的“爱情”纠葛而决斗身亡。伽罗华去世后16年,他留存下来的60页手稿才得以发表,科学界才传遍了他的名字。
数学之父——塞乐斯
塞乐斯生于公元前624年,是古希腊第一位闻名世界的大数学家。他原是一位很精明的商人,靠卖橄榄油积累了相当财富后,塞乐斯便专心从事科学研究和旅行。他勤奋好学,同时又不迷信古人,勇于探索,勇于创造,积极思考问题。他的家乡离埃及不太远,所以他常去埃及旅行。在那里,塞乐斯认识了古埃及人在几千年间积累的丰富数学知识。他游历埃及时,曾用一种巧妙的方法算出了金字塔的高度,使古埃及国王阿美西斯钦羡不已。塞乐斯的方法既巧妙又简单:选一个天气晴朗的日子,在金字塔边竖立一根小木棍,然后观察木棍阴影的长度变化,等到阴影长度恰好等于木棍长度时,赶紧测量金字塔影的长度,因为在这一时刻,金字塔的高度也恰好与塔影长度相等。也有人说,塞乐斯是利用棍影与塔影长度的比等于棍高与塔高的比算出金字塔高度的。如果是这样的话,就要用到三角形对应边成比例这个数学定理。塞乐斯自夸,说是他把这种方法教给了古埃及人但事实可能正好相反,应该是埃及人早就知道了类似的方法,但他们只满足于知道怎样去计算,却没有思考为什么这样算就能得到正确的答案。在塞乐斯以前,人们在认识大自然时,只满足于对各类事物提出怎么样的解释,而塞乐斯的伟大之处,在于他不仅能作出怎么样的解释,而且还加上了为什么的科学问号。古代东方人民积累的数学知识,王要是一些由经验中总结出来的计算公式。塞乐斯认为,这样得到的计算公式,用在某个问题里可能是正确的,用在另一个问题里就不一定正确了,只有从理论上证明它们是普遍正确的以后,才能广泛地运用它们去解决实际问题。在人类文化发展的初期,塞乐斯自觉地提出这样的观点,是难能可贵的。它赋予数学以特殊的科学意义,是数学发展史上一个巨大的飞跃。所以塞乐斯素有数学之父的尊称,原因就在这里。 塞乐斯最先证明了如下的定理:
1.圆被任一直径二等分。
2.等腰三角形的两底角相等。
3.两条直线相交,对顶角相等。
4.半圆的内接三角形,一定是直角三角形。
5.如果两个三角形有一条边以及这条边上的两个角对应相等,那么这两个三角形全等。 这个定理也是塞乐斯最先发现并最先证明的,后人常称之为塞乐斯定理。相传塞乐斯证明这个定理后非常高兴,宰了一头公牛供奉神灵。后来,他还用这个定理算出了海上的船与陆地的距离。
塞乐斯对古希腊的哲学和天文学,也作出过开拓性的贡献。历史学家肯定地说,塞乐斯应当算是第一位天文学家,他经常仰卧观察天上星座,探窥宇宙奥秘,他的女仆常戏称,塞乐斯想知道遥远的天空,却忽略了眼前的美色。数学史家Herodotus层考据得知Hals战后之时白天突然变成夜晚(其实是日蚀),而在此战之前塞乐斯曾对Delians预言此事。 塞乐斯的墓碑上列有这样一段题辞:这位天文学家之王的坟墓多少小了一点,但他在星辰领域中的光荣是颇为伟大的。
④ 十大数学家
世界十大数学家是:1.欧几里得、2.刘微、3.秦九韶、4.笛卡尔、5.费马、6.莱布尼茨、7.欧拉、8.拉格朗日、9.高斯、10.希尔伯特
1. 欧几里德(Euclid of Alexandria),希腊数学家。约生于公元前330年,约殁于公元前260年。
欧几里德是古代希腊最负盛名、最有影响的数学家之一,他是亚历山大里亚学派的成员。欧几里德写过一本书,书名为《几何原本》(Elements) 共有13卷。这一着作对于几何学、数学和科学的未来发展,对于西方人的整个思维方法都有很大的影响。《几何原本》的主要对象是几何学,但它还处理了数论、无理数理论等其他课题。欧几里德使用了公理化的方法。公理(axioms)就是确定的、不需证明的基本命题,一切定理都由此演绎而出。在这种演绎推理中,每个证明必须以公理为前提,或者以被证明了的定理为前提。这一方法后来成了建立任何知识体系的典范,在差不多2000年间,被奉为必须遵守的严密思维的范例。《几何原本》是古希腊数学发展的顶峰。
欧几里得 (活动于约前300-?)
古希腊数学家。以其所着的《几何原本》(简称《原本》)闻名于世。关于他的生平,现在知道的很少。早年大概就学于雅典,深知柏拉图的学说。公元前300年左右,在托勒密王(公元前364~前283)的邀请下,来到亚历山大,长期在那里工作。他是一位温良敦厚的教育家,对有志数学之士,总是循循善诱。但反对不肯刻苦钻研、投机取巧的作风,也反对狭隘实用观点。据普罗克洛斯(约410~485)记载,托勒密王曾经问欧几里得,除了他的《几何原本》之外,还有没有其他学习几何的捷径。欧几里得回答说: “ 在几何里,没有专为国王铺设的大道。 ” 这句话后来成为传诵千古的学习箴言。斯托贝乌斯(约 500)记述了另一则故事,说一个学生才开始学第一个命题,就问欧几里得学了几何学之后将得到些什么。欧几里得说:给他三个钱币,因为他想在学习中获取实利。
欧几里得将公元前 7世纪以来希腊几何积累起来的丰富成果整理在严密的逻辑系统之中,使几何学成为一门独立的、演绎的科学。除了《几何原本》之外,他还有不少着作,可惜大都失传。《已知数》是除《原本》之外惟一保存下来的他的希腊文纯粹几何着作,体例和《原本》前6卷相近,包括94个命题,指出若图形中某些元素已知,则另外一些元素也可以确定。《图形的分割》现存拉丁文本与阿拉伯文本,论述用直线将已知图形分为相等的部分或成比例的部分。《光学》是早期几何光学着作之一,研究透视问题,叙述光的入射角等于反射角,认为视觉是眼睛发出光线到达物体的结果。还有一些着作未能确定是否属于欧几里得,而且已经散失。
欧几里德的《几何原本》中收录了23个定义,5个公理,5个公设,并以此推导出48个命题(第一卷)。
2.刘徽 生平
(生于公元250年左右),三国后期魏国人,是中国古代杰出的数学家,也是中国古典数学理论的奠基者之一.其生卒年月、生平事迹,史书上很少记载。据有限史料推测,他是魏晋时代山东临淄或淄川一带人。终生未做官。
着作
刘徽的数学着作留传后世的很少,所留之作均为久经辗转传抄。他的主要着作有:
《九章算术注》10卷;
《重差》1卷,至唐代易名为《海岛算经》;
《九章重差图》l卷,可惜后两种都在宋代失传。
数学成就
刘徽的数学成就大致为两方面:
一是清理中国古代数学体系并奠定了它的理论基础。这方面集中体现在《九章算术注》中。它实已形成为一个比较完整的理论体系:
①在数系理论方面
用数的同类与异类阐述了通分、约分、四则运算,以及繁分数化简等的运算法则;在开方术的注释中,他从开方不尽的意义出发,论述了无理方根的存在,并引进了新数,创造了用十进分数无限逼近无理根的方法。
②在筹式演算理论方面
先给率以比较明确的定义,又以遍乘、通约、齐同等三种基本运算为基础,建立了数与式运算的统一的理论基础,他还用“率”来定义中国古代数学中的“方程”,即现代数学中线性方程组的增广矩阵。
③在勾股理论方面
逐一论证了有关勾股定理与解勾股形的计算原理,建立了相似勾股形理论,发展了勾股测量术,通过对“勾中容横”与“股中容直”之类的典型图形的论析,形成了中国特色的相似理论。
④在面积与体积理论方面
用出入相补、以盈补虚的原理及“割圆术”的极限方法提出了刘徽原理,并解决了多种几何形、几何体的面积、体积计算问题。这些方面的理论价值至今仍闪烁着余辉。
二是在继承的基础上提出了自己的创见。这方面主要体现为以下几项有代表性的创见:
①割圆术与圆周率
他在《九章算术•圆田术》注中,用割圆术证明了圆面积的精确公式,并给出了计算圆周率的科学方法。他首先从圆内接六边形开始割圆,每次边数倍增,算到192边形的面积,得到π=157/50=3.14,又算到3072边形的面积,得到π=3927/1250=3.1416,称为“徽率”。
②刘徽原理
在《九章算术•阳马术》注中,他在用无限分割的方法解决锥体体积时,提出了关于多面体体积计算的刘徽原理。
③“牟合方盖”说
在《九章算术•开立圆术》注中,他指出了球体积公式V=9D3/16(D为球直径)的不精确性,并引入了“牟合方盖”这一着名的几何模型。“牟合方盖”是指正方体的两个轴互相垂直的内切圆柱体的贯交部分。
④方程新术
在《九章算术•方程术》注中,他提出了解线性方程组的新方法,运用了比率算法的思想。
⑤重差术
在白撰《海岛算经》中,他提出了重差术,采用了重表、连索和累矩等测高测远方法。他还运用“类推衍化”的方法,使重差术由两次测望,发展为“三望”、“四望”。而印度在7世纪,欧洲在15~16世纪才开始研究两次测望的问题。
贡献和地位
刘徽的工作,不仅对中国古代数学发展产生了深远影响,而且在世界数学吏上也确立了崇高的历史地位。鉴于刘徽的巨大贡献,所以不少书上把他称作“中国数学史上的牛顿”。
费马
费马(1601~1665)
Fermat,Pierre de
费马是法国数学家,1601年8月17日出生于法国南部图卢兹附近的博蒙·德·洛马涅。他的父亲多米尼加国·费马在当地开了一家大皮革商店,拥有相当丰厚的产业,使得费马从小生活在富裕舒适的环境中。
费马的父亲由于富有和经营有道,颇受人们尊敬,并因此获得了地方事务顾问的头衔,但费马小的时候并没有因为家境的富裕而产生多少优越感。费马的母亲名叫克拉莱·德·罗格,出身穿袍贵族。多米尼加国的大富与罗格的大贵族构筑了费马极富贵的身价。
费马小时候受教于他的叔叔皮埃尔,受到了良好的启蒙教育,培养了他广泛的兴趣和爱好,对他的性格也产生了重要的影响。直到14岁时,费马才进入博蒙·德·洛马涅公学,毕业后先后在奥尔良大学和图卢兹大学学习法律。
17世纪的法国,男子最讲究的职业是当律师,因此,男子学习法律成为时髦,也使人敬羡。有趣的是,法国为那些有产的而缺少资历的“准律师”尽快成为律师创造了很好的条件。1523年,佛朗期瓦一世组织成立了一个专门鬻卖官爵的机关,公开出售官职。这种官职鬻卖的社会现象一经产生,便应时代的需要而一发不可收拾,且弥留今日。
鬻卖官职,一方面迎合了那些富有者,使其获得官位从而提高社会地位,另一方面也使政府的财政状况得以好转。因此到了17世纪,除宫廷官和军官以外的任何官职都可以买卖了。直到今日,法院的书记官、公证人、传达人等职务,仍没有完全摆脱买卖性质。法国的买官特产,使许多中产阶级从中受惠,费马也不例外。费马尚没有大学毕业,便在博蒙·德·洛马涅买好了“律师”和“参议员”的职位。等到费马毕业返回家乡以后,他便很容易地当上了图卢兹议会的议员,时值 1631年。
尽管费马从步入社会直到去世都没有失去官职,而且逐年得到提升,但是据记载,费马并没有什么政绩,应付官场的能力也极普通,更谈不上什么领导才能。不过,费马并未因此而中断升迁。在费马任了七年地方议会议员之后,升任了调查参议员,这个官职有权对行政当局进行调查和提出质疑。
1642年,有一位权威人士叫勃里斯亚斯,他是最高法院顾问。勃里斯亚斯推荐费马进入了最高刑事法庭和法国大理院主要法庭,这使得费马以后得到了更好的升迁机会。1646年,费马升任议会首席发言人,以后还当过天主教联盟的主席等职。费马的官场生涯没有什么突出政绩值得称道,不过费马从不利用职权向人们勒索、从不受贿、为人敦厚、公开廉明,赢得了人们的信任和称赞。
费马的婚姻使费马跻身于穿袍贵族的行列,费马娶了他的舅表妹露伊丝·德·罗格。原本就为母亲的贵族血统而感骄傲的费马,如今干脆在自己的姓名上加上了贵族姓氏的标志“de”。
费马生有三女二男,除了大女儿克拉莱出嫁之外,四个子女都使费马感到体面。两个女儿当上了牧师,次子当上了菲玛雷斯的副主教。尤其是长子克莱曼特 ·萨摩尔,他不仅继承了费马的公职,在1665年当上了律师,而且还整理了费马的数学论着。如果不是费马长子积极出版费马的数学论着,很难说费马能对数学产生如此重大的影响,因为大部分论文都是在费马死后,由其长子负责发表的。从这个意义上说,萨摩尔也称得上是费马事业上的继承人。
对费马来说,真正的事业是学术,尤其是数学。费马通晓法语、意大利语、西班牙语、拉丁语和希腊语,而且还颇有研究。语言方面的博学给费马的数学研究提供了语言工具和便利,使他有能力学习和了解阿拉伯和意大利的代数以及古希腊的数学。正是这些,可能为费马在数学上的造诣莫定了良好基础。在数学上,费马不仅可以在数学王国里自由驰骋,而且还可以站在数学天地之外鸟瞰数学。这也不能绝对归于他的数学天赋,与他的博学多才多少也是有关系的。
费马生性内向,谦抑好静,不善推销自己,不善展示自我。因此他生前极少发表自己的论着,连一部完整的着作也没有出版。他发表的一些文章,也总是隐姓埋名。《数学论集》还是费马去世后由其长子将其笔记、批注及书信整理成书而出版的。我们现在早就认识到时间性对于科学的重要,即使在l7世纪,这个问题也是突出的。费马的数学研究成果不及时发表,得不到传播和发展,并不完全是个人的名誉损失,而是影响了那个时代数学前进的步伐。
费马一生身体健康,只是在1652年的瘟疫中险些丧命。1665年元旦一过,费马开始感到身体有变,因此于1月l0日停职。第三天,费马去世。费马被安葬在卡斯特雷斯公墓,后来改葬在图卢兹的家族墓地中。
费马一生从未受过专门的数学教育,数学研究也不过是业余之爱好。然而,在17世纪的法国还找不到哪位数学家可以与之匹敌:他是解析几何的发明者之一;对于微积分诞生的贡献仅次于牛顿、莱布尼茨,概率论的主要创始人,以及独承17世纪数论天地的人。此外,费马对物理学也有重要贡献。一代数学大才费马堪称是17世纪法国最伟大的数学家。
17世纪伊始,就预示了一个颇为壮观的数学前景。而事实上,这个世纪也正是数学史上一个辉煌的时代。几何学首先成了这一时代最引入注目的引玉之明珠,由于几何学的新方法—代数方法在几何学上的应用,直接导致了解析几何的诞生;射影几何作为一种崭新的方法开辟了新的领域;由古代的求积问题导致的极微分割方法引入几何学,使几何学产生了新的研究方向,并最终促进了微积分的发明。几何学的重新崛起是与一代勤于思考、富于创造的数学家是分不开的,费马就是其中的一位。
对解析几何的贡献
费马独立于笛卡儿发现了解析几何的基本原理。
1629年以前,费马便着手重写公元前三世纪古希腊几何学家阿波罗尼奥斯失传的《平面轨迹》一书。他用代数方法对阿波罗尼奥斯关于轨迹的一些失传的证明作了补充,对古希腊几何学,尤其是阿波罗尼奥斯圆锥曲线论进行了总结和整理,对曲线作了一般研究。并于1630年用拉丁文撰写了仅有八页的论文《平面与立体轨迹引论》。
费马于1636年与当时的大数学家梅森、罗贝瓦尔开始通信,对自己的数学工作略有言及。但是《平面与立体轨迹引论》的出版是在费马去世14年以后的事,因而1679年以前,很少有人了解到费马的工作,而现在看来,费马的工作却是开创性的。
《平面与立体轨迹引论》》中道出了费马的发现。他指出:“两个未知量决定的—个方程式,对应着一条轨迹,可以描绘出一条直线或曲线。”费马的发现比笛卡尔发现解析几何的基本原理还早七年。费马在书中还对一般直线和圆的方程、以及关于双曲线、椭圆、抛物线进行了讨论。
笛卡儿是从一个轨迹来寻找它的方程的,而费马则是从方程出发来研究轨迹的,这正是解析几何基本原则的两个相反的方面。
在1643年的一封信里,费马也谈到了他的解析几何思想。他谈到了柱面、椭圆抛物面、双叶双曲面和椭球面,指出:含有三个未知量的方程表示一个曲面,并对此做了进一步地研究。
对微积分的贡献
16、17世纪,微积分是继解析几何之后的最璀璨的明珠。人所共知,牛顿和莱布尼茨是微积分的缔造者,并且在其之前,至少有数十位科学家为微积分的发明做了奠基性的工作。但在诸多先驱者当中,费马仍然值得一提,主要原因是他为微积分概念的引出提供了与现代形式最接近的启示,以致于在微积分领域,在牛顿和莱布尼茨之后再加上费马作为创立者,也会得到数学界的认可。
曲线的切线问题和函数的极大、极小值问题是微积分的起源之一。这项工作较为古老,最早可追溯到古希腊时期。阿基米德为求出一条曲线所包任意图形的面积,曾借助于穷竭法。由于穷竭法繁琐笨拙,后来渐渐被人遗忘、直到16世纪才又被重视。由于开普勒在探索行星运动规律时,遇到了如何确定椭圆形面积和椭圆弧长的问题,无穷大和无穷小的概念被引入并代替了繁琐的穷竭法。尽管这种方法并不完善,但却为自卡瓦列里到费马以来的数学家开辟厂一个十分广阔的思考空间。
费马建立了求切线、求极大值和极小值以及定积分方法,对微积分做出了重大贡献。
对概率论的贡献
早在古希腊时期,偶然性与必然性及其关系问题便引起了众多哲学家的兴趣与争论,但是对其有数学的描述和处理却是15世纪以后的事。l6世纪早期,意大利出现了卡尔达诺等数学家研究骰子中的博弈机会,在博弈的点中探求赌金的划分问题。到了17世纪,法国的帕斯卡和费马研究了意大利的帕乔里的着作《摘要》,建立了通信联系,从而建立了概率学的基础。
费马考虑到四次赌博可能的结局有2×2×2×2=16种,除了一种结局即四次赌博都让对手赢以外,其余情况都是第一个赌徒获胜。费马此时还没有使用概率一词,但他却得出了使第一个赌徒赢得概率是15/16,即有利情形数与所有可能情形数的比。这个条件在组合问题中一般均能满足,例如纸牌游戏,掷银子和从罐子里模球。其实,这项研究为概率的数学模型一概率空间的抽象奠定了博弈基础,尽管这种总结是到了1933年才由柯尔莫戈罗夫作出的。
费马和帕斯卡在相互通信以及着作中建立了概率论的基本原则——数学期望的概念。这是从点的数学问题开始的:在一个被假定有同等技巧的博弈者之间,在一个中断的博弈中,如何确定赌金的划分,已知两个博弈者在中断时的得分及在博弈中获胜所需要的分数。费马这样做出了讨论:一个博弈者A需要4分获胜,博弈者B需要3分获胜的情况,这是费马对此种特殊情况的解。因为显然最多四次就能决定胜负。
一般概率空间的概念,是人们对于概念的直观想法的彻底公理化。从纯数学观点看,有限概率空间似乎显得平淡无奇。但一旦引入了随机变量和数学期望时,它们就成为神奇的世界了。费马的贡献便在于此。
对数论的贡献
17世纪初,欧洲流传着公元三世纪古希腊数学家丢番图所写的《算术》一书。l621年费马在巴黎买到此书,他利用业余时间对书中的不定方程进行了深入研究。费马将不定方程的研究限制在整数范围内,从而开始了数论这门数学分支。
费马在数论领域中的成果是巨大的,其中主要有:
(1)全部素数可分为4n+1和4n+3两种形式。
(2)形如4n+1的素数能够,而且只能够以一种方式表为两个平方数之和。
(3)没有一个形如4n+3的素数,能表示为两个平方数之和。
(4)形如4n+1的素数能够且只能够作为一个直角边为整数的直角三角形的斜边;4n+1的平方是且只能是两个这种直角三角形的斜边;类似地,4n+1的m次方是且只能是m个这种直角三角形的斜边。
(5)边长为有理数的直角三角形的面积不可能是一个平方数。
(6)4n+1形的素数与它的平方都只能以一种方式表达为两个平方数之和;它的3次和4次方都只能以两种表达为两个平方数之和;5次和6次方都只能以3种方式表达为两个平方数之和,以此类推,直至无穷。
对光学的贡献
费马在光学中突出的贡献是提出最小作用原理,也叫最短时间作用原理。这个原理的提出源远流长。早在古希腊时期,欧几里得就提出了光的直线传播定律相反射定律。后由海伦揭示了这两个定律的理论实质——光线取最短路径。经过若干年后,这个定律逐渐被扩展成自然法则,并进而成为一种哲学观念。—个更为一般的“大自然以最短捷的可能途径行动”的结论最终得出来,并影响了费马。费马的高明之处则在于变这种的哲学的观念为科学理论。
费马同时讨论了光在逐点变化的介质中行径时,其路径取极小的曲线的情形。并用最小作用原理解释了一些问题。这给许多数学家以很大的鼓舞。尤其是欧拉,竞用变分法技巧把这个原理用于求函数的极值。这直接导致了拉格朗日的成就,给出了最小作用原理的具体形式:对一个质点而言,其质量、速度和两个固定点之间的距离的乘积之积分是一个极大值和极小值;即对该质点所取的实际路径来说,必须是极大或极小。
⑤ 除了华罗庚之外,国内外都有哪些自学成才的数学家。
1 祖冲之(ZǔChōngzhī ,公元429年—公元500年)是我国杰出的数学家,科学家。祖冲之通过艰苦的努力,他在世界数学史上第一次将圆周率(л)值计算到小数点后七位,即3.1415926到3.1415927之间。他提出约率22/7 和密率355/113,这一密率值是世界上最早提出的,比欧洲早一千多年,所以有人主张叫它“祖率”。他将自己的数学研究成果汇集成一部着作,名为《缀术》,唐朝国学曾经将此书定为数学课本。
2 刘徽(生于公元250年左右),三国后期魏国人,是中国古代杰出的数学家,也是中国古典数学理论的奠基者之一.其生卒年月、生平事迹,史书上很少记载。据有限史料推测,他是魏晋时代山东邹平人。终生未做官。刘徽的数学着作留传后世的很少,所留之作均为久经辗转传抄。他的主要着作有:《九章算术注》10卷;《重差》1卷,至唐代易名为《海岛算经》;《九章重差图》l卷,可惜后两种都在宋代失传。
3 杨辉,中国南宋时期杰出的数学家和数学教育家。在13世纪中叶活动于苏杭一带,其着作甚多。宋元数学四大家之一的杨辉,他是世界上第一个排出丰富的纵横图和讨论其构成规律的数学家。扬辉对筹算乘除捷算法进行了总结和发展,创“纵横图”之名.继沈括“隙积术”之后,关于高阶等差级数的研究创“垛积术”.又将《九章算术》246个题目按解题方法由浅入深的顺序,重新分为九类.
4 梅文鼎,安徽歙县宣城人,是我国明末清初的一位自学成才的大数学家。他生于1633年3月16日(明崇祯六年二月初七日),1721年(康熙六十年)卒。他所生活的时代,正是西方数学第一次传入我国,清代的数学家们对所传入的数学知识,加以研究阐发的时期。他的数学研究工作,对我国后世数学的发展,产生了很大的影响。少年时期,梅文鼎跟随父亲梅上昌及老师罗王宾仰观天象,29岁时开始从宣城道士仉正学习《台宫通轨》、《大统历算交食法》。自此以后,他立志自学天文历算。数十年如一日,积六十多年的精力,着书70多种(其中数学书20多种,天文书40多种)。在数学方面,先后写出了《方程论》、《中西算学通》、《勾股举隅》、《几何通解》、《平三角举要》和《孤三角举要》等许多重要着作,遍及数学中的算术、代数、几何、平面三角和球面三角等内容。
5 热尔曼(1776~1831年)是法国着名的女数学家,她出生的时候法国社会秩序正走向混乱。为了安全,青少年时代的热尔曼被父母整天留在家里学习,父亲给了她良好的生活习惯和自学能力。这些为后来热尔曼在数学领域的成就打下很好的基础。
在热尔曼18岁那年,巴黎创办了一个享誉世界的大学——综合科技大学。这里云集了当时众多数学大师,如拉普拉斯、拉格朗日等。热尔曼对这个大学非常神往。可是她却在学校报名时却碰了壁,原来法国资产阶级革命尽管已经爆发5年了,法国对妇女的歧视仍然没有改变,综合科技大学只接受男性学生。
难道女人就不能从事数学工作吗?世俗没有让这个坚强的女孩退却,反而坚定乐她走自学成才的道路的决心,她发誓要改变世俗对女人的偏见。她比较了欧拉、高斯和拉格朗日的数学着作,她觉得拉格朗日的着作通俗易懂,最适合自学。拉格朗日的着作带给了热尔曼无穷的乐趣,她萌生了写论文的冲动,她要把这些心得体会撰写成数学论文。
论文写出来了,该寄给谁呢?寄给拉格朗日教授?一个女孩子的文章能引起拉格朗日教授的注意吗?可能教授没看就把它丢到垃圾桶里去呢!思考良久,她决定以布朗先生的名义寄出这些论文.
拉格朗日不止一遍地看了布朗先生的来信和文章,赞不绝口。这位素未谋面但又才华横溢的后生引起了教授极大的兴趣,他的夫人建议他去见见这位布朗先生。拉格朗日亲自登门拜访,见面后他发现布朗先生居然是一位羞答答的美貌女郎。拉格朗日非常惊讶于热尔曼的自学能力,认为她对数学的理解远远超过那些综合科技大学的男学生,他主动提出要做热尔曼的指导老师。
在拉格朗日的指导下,热尔曼进步更快了,她后来成为法国历史上最有名的女数学家。
6 笛沙格是一个自学成才的数学家,他年轻的时候当过陆军军官,后来钻研工程技术,成了一名工程师和建筑师,他很不赞成为理论而搞理论,决心用新的方法来证明圆锥曲线的定理。1639年,他出版了主要着作《试论圆锥曲线和平面的相交所得结果的初稿》,书中他引入了许多几何学的新概念。他的朋友笛卡尔、帕斯卡、费尔马都很推崇他的着作,费尔马甚至认为他是圆锥曲线理论的真正奠基人。
⑥ 世界10大数学家是那十个,各是哪国的。和是哪一位
世界十大数学家是:1.欧几里得、2.刘微、3.秦九韶、4.笛卡尔、5.费马、6.莱布尼茨、7.欧拉、8.拉格朗日、9.高斯、10.希尔伯特
1. 欧几里德(Euclid of Alexandria),希腊数学家。约生于公元前330年,约殁于公元前260年。欧几里德是古代希腊最负盛名、最有影响的数学家之一,他是亚历山大里亚学派的成员。欧几里德写过一本书,书名为《几何原本》(Elements) 共有13卷。这一着作对于几何学、数学和科学的未来发展,对于西方人的整个思维方法都有很大的影响。《几何原本》的主要对象是几何学,但它还处理了数论、无理数理论等其他课题。欧几里德使用了公理化的方法。公理(axioms)就是确定的、不需证明的基本命题,一切定理都由此演绎而出。在这种演绎推理中,每个证明必须以公理为前提,或者以被证明了的定理为前提。这一方法后来成了建立任何知识体系的典范,在差不多2000年间,被奉为必须遵守的严密思维的范例。《几何原本》是古希腊数学发展的顶峰。欧几里得 (活动于约前300-?)古希腊数学家。以其所着的《几何原本》(简称《原本》)闻名于世。关于他的生平,现在知道的很少。早年大概就学于雅典,深知柏拉图的学说。公元前300年左右,在托勒密王(公元前364~前283)的邀请下,来到亚历山大,长期在那里工作。他是一位温良敦厚的教育家,对有志数学之士,总是循循善诱。但反对不肯刻苦钻研、投机取巧的作风,也反对狭隘实用观点。据普罗克洛斯(约410~485)记载,托勒密王曾经问欧几里得,除了他的《几何原本》之外,还有没有其他学习几何的捷径。欧几里得回答说: “ 在几何里,没有专为国王铺设的大道。 ” 这句话后来成为传诵千古的学习箴言。斯托贝乌斯(约 500)记述了另一则故事,说一个学生才开始学第一个命题,就问欧几里得学了几何学之后将得到些什么。欧几里得说:给他三个钱币,因为他想在学习中获取实利。欧几里得将公元前 7世纪以来希腊几何积累起来的丰富成果整理在严密的逻辑系统之中,使几何学成为一门独立的、演绎的科学。除了《几何原本》之外,他还有不少着作,可惜大都失传。《已知数》是除《原本》之外惟一保存下来的他的希腊文纯粹几何着作,体例和《原本》前6卷相近,包括94个命题,指出若图形中某些元素已知,则另外一些元素也可以确定。《图形的分割》现存拉丁文本与阿拉伯文本,论述用直线将已知图形分为相等的部分或成比例的部分。《光学》是早期几何光学着作之一,研究透视问题,叙述光的入射角等于反射角,认为视觉是眼睛发出光线到达物体的结果。还有一些着作未能确定是否属于欧几里得,而且已经散失。欧几里德的《几何原本》中收录了23个定义,5个公理,5个公设,并以此推导出48个命题(第一卷)。2.刘徽 生平(生于公元250年左右),三国后期魏国人,是中国古代杰出的数学家,也是中国古典数学理论的奠基者之一.其生卒年月、生平事迹,史书上很少记载。据有限史料推测,他是魏晋时代山东临淄或淄川一带人。终生未做官。着作刘徽的数学着作留传后世的很少,所留之作均为久经辗转传抄。他的主要着作有:《九章算术注》10卷;《重差》1卷,至唐代易名为《海岛算经》;《九章重差图》l卷,可惜后两种都在宋代失传。数学成就刘徽的数学成就大致为两方面:一是清理中国古代数学体系并奠定了它的理论基础。这方面集中体现在《九章算术注》中。它实已形成为一个比较完整的理论体系:①在数系理论方面用数的同类与异类阐述了通分、约分、四则运算,以及繁分数化简等的运算法则;在开方术的注释中,他从开方不尽的意义出发,论述了无理方根的存在,并引进了新数,创造了用十进分数无限逼近无理根的方法。②在筹式演算理论方面先给率以比较明确的定义,又以遍乘、通约、齐同等三种基本运算为基础,建立了数与式运算的统一的理论基础,他还用“率”来定义中国古代数学中的“方程”,即现代数学中线性方程组的增广矩阵。③在勾股理论方面逐一论证了有关勾股定理与解勾股形的计算原理,建立了相似勾股形理论,发展了勾股测量术,通过对“勾中容横”与“股中容直”之类的典型图形的论析,形成了中国特色的相似理论。④在面积与体积理论方面用出入相补、以盈补虚的原理及“割圆术”的极限方法提出了刘徽原理,并解决了多种几何形、几何体的面积、体积计算问题。这些方面的理论价值至今仍闪烁着余辉。二是在继承的基础上提出了自己的创见。这方面主要体现为以下几项有代表性的创见:①割圆术与圆周率他在《九章算术?圆田术》注中,用割圆术证明了圆面积的精确公式,并给出了计算圆周率的科学方法。他首先从圆内接六边形开始割圆,每次边数倍增,算到192边形的面积,得到π=157/50=3.14,又算到3072边形的面积,得到π=3927/1250=3.1416,称为“徽率”。②刘徽原理在《九章算术?阳马术》注中,他在用无限分割的方法解决锥体体积时,提出了关于多面体体积计算的刘徽原理。③“牟合方盖”说在《九章算术?开立圆术》注中,他指出了球体积公式V=9D3/16(D为球直径)的不精确性,并引入了“牟合方盖”这一着名的几何模型。“牟合方盖”是指正方体的两个轴互相垂直的内切圆柱体的贯交部分。④方程新术在《九章算术?方程术》注中,他提出了解线性方程组的新方法,运用了比率算法的思想。⑤重差术在白撰《海岛算经》中,他提出了重差术,采用了重表、连索和累矩等测高测远方法。他还运用“类推衍化”的方法,使重差术由两次测望,发展为“三望”、“四望”。而印度在7世纪,欧洲在15~16世纪才开始研究两次测望的问题。贡献和地位刘徽的工作,不仅对中国古代数学发展产生了深远影响,而且在世界数学吏上也确立了崇高的历史地位。鉴于刘徽的巨大贡献,所以不少书上把他称作“中国数学史上的牛顿”。费马费马(1601~1665)Fermat,Pierre de费马是法国数学家,1601年8月17日出生于法国南部图卢兹附近的博蒙·德·洛马涅。他的父亲多米尼加国·费马在当地开了一家大皮革商店,拥有相当丰厚的产业,使得费马从小生活在富裕舒适的环境中。费马的父亲由于富有和经营有道,颇受人们尊敬,并因此获得了地方事务顾问的头衔,但费马小的时候并没有因为家境的富裕而产生多少优越感。费马的母亲名叫克拉莱·德·罗格,出身穿袍贵族。多米尼加国的大富与罗格的大贵族构筑了费马极富贵的身价。费马小时候受教于他的叔叔皮埃尔,受到了良好的启蒙教育,培养了他广泛的兴趣和爱好,对他的性格也产生了重要的影响。直到14岁时,费马才进入博蒙·德·洛马涅公学,毕业后先后在奥尔良大学和图卢兹大学学习法律。17世纪的法国,男子最讲究的职业是当律师,因此,男子学习法律成为时髦,也使人敬羡。有趣的是,法国为那些有产的而缺少资历的“准律师”尽快成为律师创造了很好的条件。1523年,佛朗期瓦一世组织成立了一个专门鬻卖官爵的机关,公开出售官职。这种官职鬻卖的社会现象一经产生,便应时代的需要而一发不可收拾,且弥留今日。鬻卖官职,一方面迎合了那些富有者,使其获得官位从而提高社会地位,另一方面也使政府的财政状况得以好转。因此到了17世纪,除宫廷官和军官以外的任何官职都可以买卖了。直到今日,法院的书记官、公证人、传达人等职务,仍没有完全摆脱买卖性质。法国的买官特产,使许多中产阶级从中受惠,费马也不例外。费马尚没有大学毕业,便在博蒙·德·洛马涅买好了“律师”和“参议员”的职位。等到费马毕业返回家乡以后,他便很容易地当上了图卢兹议会的议员,时值 1631年。尽管费马从步入社会直到去世都没有失去官职,而且逐年得到提升,但是据记载,费马并没有什么政绩,应付官场的能力也极普通,更谈不上什么领导才能。不过,费马并未因此而中断升迁。在费马任了七年地方议会议员之后,升任了调查参议员,这个官职有权对行政当局进行调查和提出质疑。1642年,有一位权威人士叫勃里斯亚斯,他是最高法院顾问。勃里斯亚斯推荐费马进入了最高刑事法庭和法国大理院主要法庭,这使得费马以后得到了更好的升迁机会。1646年,费马升任议会首席发言人,以后还当过天主教联盟的主席等职。费马的官场生涯没有什么突出政绩值得称道,不过费马从不利用职权向人们勒索、从不受贿、为人敦厚、公开廉明,赢得了人们的信任和称赞。费马的婚姻使费马跻身于穿袍贵族的行列,费马娶了他的舅表妹露伊丝·德·罗格。原本就为母亲的贵族血统而感骄傲的费马,如今干脆在自己的姓名上加上了贵族姓氏的标志“de”。费马生有三女二男,除了大女儿克拉莱出嫁之外,四个子女都使费马感到体面。两个女儿当上了牧师,次子当上了菲玛雷斯的副主教。尤其是长子克莱曼特 ·萨摩尔,他不仅继承了费马的公职,在1665年当上了律师,而且还整理了费马的数学论着。如果不是费马长子积极出版费马的数学论着,很难说费马能对数学产生如此重大的影响,因为大部分论文都是在费马死后,由其长子负责发表的。从这个意义上说,萨摩尔也称得上是费马事业上的继承人。对费马来说,真正的事业是学术,尤其是数学。费马通晓法语、意大利语、西班牙语、拉丁语和希腊语,而且还颇有研究。语言方面的博学给费马的数学研究提供了语言工具和便利,使他有能力学习和了解阿拉伯和意大利的代数以及古希腊的数学。正是这些,可能为费马在数学上的造诣莫定了良好基础。在数学上,费马不仅可以在数学王国里自由驰骋,而且还可以站在数学天地之外鸟瞰数学。这也不能绝对归于他的数学天赋,与他的博学多才多少也是有关系的。费马生性内向,谦抑好静,不善推销自己,不善展示自我。因此他生前极少发表自己的论着,连一部完整的着作也没有出版。他发表的一些文章,也总是隐姓埋名。《数学论集》还是费马去世后由其长子将其笔记、批注及书信整理成书而出版的。我们现在早就认识到时间性对于科学的重要,即使在l7世纪,这个问题也是突出的。费马的数学研究成果不及时发表,得不到传播和发展,并不完全是个人的名誉损失,而是影响了那个时代数学前进的步伐。费马一生身体健康,只是在1652年的瘟疫中险些丧命。1665年元旦一过,费马开始感到身体有变,因此于1月l0日停职。第三天,费马去世。费马被安葬在卡斯特雷斯公墓,后来改葬在图卢兹的家族墓地中。费马一生从未受过专门的数学教育,数学研究也不过是业余之爱好。然而,在17世纪的法国还找不到哪位数学家可以与之匹敌:他是解析几何的发明者之一;对于微积分诞生的贡献仅次于牛顿、莱布尼茨,概率论的主要创始人,以及独承17世纪数论天地的人。此外,费马对物理学也有重要贡献。一代数学大才费马堪称是17世纪法国最伟大的数学家。17世纪伊始,就预示了一个颇为壮观的数学前景。而事实上,这个世纪也正是数学史上一个辉煌的时代。几何学首先成了这一时代最引入注目的引玉之明珠,由于几何学的新方法—代数方法在几何学上的应用,直接导致了解析几何的诞生;射影几何作为一种崭新的方法开辟了新的领域;由古代的求积问题导致的极微分割方法引入几何学,使几何学产生了新的研究方向,并最终促进了微积分的发明。几何学的重新崛起是与一代勤于思考、富于创造的数学家是分不开的,费马就是其中的一位。对解析几何的贡献费马独立于笛卡儿发现了解析几何的基本原理。1629年以前,费马便着手重写公元前三世纪古希腊几何学家阿波罗尼奥斯失传的《平面轨迹》一书。他用代数方法对阿波罗尼奥斯关于轨迹的一些失传的证明作了补充,对古希腊几何学,尤其是阿波罗尼奥斯圆锥曲线论进行了总结和整理,对曲线作了一般研究。并于1630年用拉丁文撰写了仅有八页的论文《平面与立体轨迹引论》。费马于1636年与当时的大数学家梅森、罗贝瓦尔开始通信,对自己的数学工作略有言及。但是《平面与立体轨迹引论》的出版是在费马去世14年以后的事,因而1679年以前,很少有人了解到费马的工作,而现在看来,费马的工作却是开创性的。《平面与立体轨迹引论》》中道出了费马的发现。他指出:“两个未知量决定的—个方程式,对应着一条轨迹,可以描绘出一条直线或曲线。”费马的发现比笛卡尔发现解析几何的基本原理还早七年。费马在书中还对一般直线和圆的方程、以及关于双曲线、椭圆、抛物线进行了讨论。笛卡儿是从一个轨迹来寻找它的方程的,而费马则是从方程出发来研究轨迹的,这正是解析几何基本原则的两个相反的方面。在1643年的一封信里,费马也谈到了他的解析几何思想。他谈到了柱面、椭圆抛物面、双叶双曲面和椭球面,指出:含有三个未知量的方程表示一个曲面,并对此做了进一步地研究。对微积分的贡献16、17世纪,微积分是继解析几何之后的最璀璨的明珠。人所共知,牛顿和莱布尼茨是微积分的缔造者,并且在其之前,至少有数十位科学家为微积分的发明做了奠基性的工作。但在诸多先驱者当中,费马仍然值得一提,主要原因是他为微积分概念的引出提供了与现代形式最接近的启示,以致于在微积分领域,在牛顿和莱布尼茨之后再加上费马作为创立者,也会得到数学界的认可。曲线的切线问题和函数的极大、极小值问题是微积分的起源之一。这项工作较为古老,最早可追溯到古希腊时期。阿基米德为求出一条曲线所包任意图形的面积,曾借助于穷竭法。由于穷竭法繁琐笨拙,后来渐渐被人遗忘、直到16世纪才又被重视。由于开普勒在探索行星运动规律时,遇到了如何确定椭圆形面积和椭圆弧长的问题,无穷大和无穷小的概念被引入并代替了繁琐的穷竭法。尽管这种方法并不完善,但却为自卡瓦列里到费马以来的数学家开辟厂一个十分广阔的思考空间。费马建立了求切线、求极大值和极小值以及定积分方法,对微积分做出了重大贡献。对概率论的贡献早在古希腊时期,偶然性与必然性及其关系问题便引起了众多哲学家的兴趣与争论,但是对其有数学的描述和处理却是15世纪以后的事。l6世纪早期,意大利出现了卡尔达诺等数学家研究骰子中的博弈机会,在博弈的点中探求赌金的划分问题。到了17世纪,法国的帕斯卡和费马研究了意大利的帕乔里的着作《摘要》,建立了通信联系,从而建立了概率学的基础。费马考虑到四次赌博可能的结局有2×2×2×2=16种,除了一种结局即四次赌博都让对手赢以外,其余情况都是第一个赌徒获胜。费马此时还没有使用概率一词,但他却得出了使第一个赌徒赢得概率是15/16,即有利情形数与所有可能情形数的比。这个条件在组合问题中一般均能满足,例如纸牌游戏,掷银子和从罐子里模球。其实,这项研究为概率的数学模型一概率空间的抽象奠定了博弈基础,尽管这种总结是到了1933年才由柯尔莫戈罗夫作出的。费马和帕斯卡在相互通信以及着作中建立了概率论的基本原则——数学期望的概念。这是从点的数学问题开始的:在一个被假定有同等技巧的博弈者之间,在一个中断的博弈中,如何确定赌金的划分,已知两个博弈者在中断时的得分及在博弈中获胜所需要的分数。费马这样做出了讨论:一个博弈者A需要4分获胜,博弈者B需要3分获胜的情况,这是费马对此种特殊情况的解。因为显然最多四次就能决定胜负。一般概率空间的概念,是人们对于概念的直观想法的彻底公理化。从纯数学观点看,有限概率空间似乎显得平淡无奇。但一旦引入了随机变量和数学期望时,它们就成为神奇的世界了。费马的贡献便在于此。对数论的贡献17世纪初,欧洲流传着公元三世纪古希腊数学家丢番图所写的《算术》一书。l621年费马在巴黎买到此书,他利用业余时间对书中的不定方程进行了深入研究。费马将不定方程的研究限制在整数范围内,从而开始了数论这门数学分支。费马在数论领域中的成果是巨大的,其中主要有:(1)全部素数可分为4n+1和4n+3两种形式。(2)形如4n+1的素数能够,而且只能够以一种方式表为两个平方数之和。(3)没有一个形如4n+3的素数,能表示为两个平方数之和。(4)形如4n+1的素数能够且只能够作为一个直角边为整数的直角三角形的斜边;4n+1的平方是且只能是两个这种直角三角形的斜边;类似地,4n+1的m次方是且只能是m个这种直角三角形的斜边。(5)边长为有理数的直角三角形的面积不可能是一个平方数。(6)4n+1形的素数与它的平方都只能以一种方式表达为两个平方数之和;它的3次和4次方都只能以两种表达为两个平方数之和;5次和6次方都只能以3种方式表达为两个平方数之和,以此类推,直至无穷。对光学的贡献费马在光学中突出的贡献是提出最小作用原理,也叫最短时间作用原理。这个原理的提出源远流长。早在古希腊时期,欧几里得就提出了光的直线传播定律相反射定律。后由海伦揭示了这两个定律的理论实质——光线取最短路径。经过若干年后,这个定律逐渐被扩展成自然法则,并进而成为一种哲学观念。—个更为一般的“大自然以最短捷的可能途径行动”的结论最终得出来,并影响了费马。费马的高明之处则在于变这种的哲学的观念为科学理论。费马同时讨论了光在逐点变化的介质中行径时,其路径取极小的曲线的情形。并用最小作用原理解释了一些问题。这给许多数学家以很大的鼓舞。尤其是欧拉,竞用变分法技巧把这个原理用于求函数的极值。这直接导致了拉格朗日的成就,给出了最小作用原理的具体形式:对一个质点而言,其质量、速度和两个固定点之间的距离的乘积之积分是一个极大值和极小值;即对该质点所取的实际路径来说,必须是极大或极小。