伟大的数学家1欧拉

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个人简介

莱昂哈德·保罗·欧拉(德语:LeonhardPaulEuler,年4月15日-年9月18日)是一位瑞士数学家和物理学家,近代数学先驱之一,他一生大部分时间在俄国和普鲁士度过。

欧拉在数学的多个领域,包括微积分和图论都做出过重大贡献。他引进的许多数学术语和书写格式,例如函数的记法"f(x)",一直沿用至今。此外,他还在力学、光学和天文学等学科有突出的贡献。

欧拉是18世纪杰出的数学家,同时也是有史以来最伟大的数学家之一。他也是一位多产作者,其学术著作有60-80册。法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯曾这样评价欧拉对于数学的贡献:“读欧拉的著作吧,在任何意义上,他都是我们的大师”

成就

欧拉的数学符号引进和推广,并通过他的许多教科书广为流传。最为著名的,是他引进了“函数”的概念,并且第一个将函数的写为f(x),以表示一个以x为自变量的函数。他还介绍了三角函数现代符号,以e表记自然对数的底(现在也称作欧拉数),用希腊字母Σ表记累加和以i表示虚数单位。用希腊字母π来表示一个圆的周长和直径之比也由欧拉普及,但它并不是由他发明。

欧拉建立了弹性体的力矩定律:作用在弹性细长杆上的力矩正比于物质的弹性和通过质心轴和垂直于两者的截面的转动惯量。

他还直接从牛顿运动定律出发,建立了流体力学里的欧拉方程。这些方程组在形式上等价于粘度为0的纳维-斯托克斯方程。人们对这些方程的主要兴趣在于它们能被用来研究冲击波。

他对微分方程理论作出了重要贡献。他还是欧拉近似法的创始人,这些计算法被用于计算力学中。此中最有名的被称为欧拉方法。

在数论里他引入了欧拉函数。

在计算机领域中广泛使用的RSA公钥密码算法也正是以欧拉函数为基础的。

在分析领域,是欧拉综合了戈特弗里德·威廉·莱布尼茨的微分与艾萨克·牛顿的流数。

影响

1、他让微积分长大成人

18世纪一批数学家拓展了微积分,并拓广其应用产生一系列新的分支,这些分支与微积分自身一起形成了被称为“分析”的广大领域。李文林说:“欧拉就生活在这个分析的时代。如果说在此之前数学是代数、几何二雄并峙,欧拉和18世纪其他一批数学家的工作则使得数学形成了代数、几何、分析三足鼎立的局面。如果没有他们的工作,微积分不可能春色满园,也许会打不开局面而荒芜凋零。欧拉在其中的贡献是基础性的,被尊为‘分析的化身’。”

到现在为止,微积分和微分方程仍然是描写运动的最有效工具,教科书中陈述的方法,不少属欧拉的贡献。更重要的是,牛顿、莱布尼茨微积分的对象是曲线,而欧拉明确地指出,数学分析的中心应该是函数,第一次强调了函数的角色,并对函数的概念作了深化。

2、全才数学家

欧拉是解析数论的奠基人,他提出欧拉恒等式,建立了数论和分析之间的联系,使得可以用微积分研究数论。后来,高斯的学生黎曼将欧拉恒等式推广到复数,提出了黎曼猜想,至今没有解决,成为向21世纪数学家挑战的最大难题之一。

“在几何方面,欧拉解决了哥尼斯堡七桥问题,这也成为图论、拓扑学的滥觞。”哥尼斯堡曾是德国城市,后属苏联。普雷格尔河穿城而过,并绕流河中一座小岛而分成两支,河上建了7座桥。传说当地居民想设计一次散步,从某处出发,经过每座桥回到原地,中间不重复。这就是今天的‘一笔画’问题,但在当时没人能解决。欧拉将这个问题变成一个数学模型,用点和线画出网络状图,证明这种走法不存在,解决了哥尼斯堡七桥问题。对此类问题的讨论研究,事实上引导了图论和拓扑学的发展。

3、最多产的数学家

欧拉是历史上最多产的数学家。瑞士自然科学基金会组织编写《欧拉全集》,计划出84卷,每卷都是4开本(一张报纸大小)。如果按每本页计算,欧拉从18岁开始每天得写1张半纸。然而这些只是遗存的作品,欧拉的手稿在年彼得堡大火中还丢失了一部分。欧拉曾说他的遗稿大概够彼得堡科学院用20年。但实际上在他去世后的第80年,彼得堡科学院院报还在发表他的论著。

很多科学家都很勤奋,而欧拉最为典型。他失明后的十多年都是在完全看不见的情况下作研究。欧拉心算能力很强,可以通过口述让别人记录。有一次欧拉的两个学生算无穷级数求和,算到第17项时两人在小数点后第50位数字上发生争执,欧拉这时进行心算,迅速给出了正确答案。

欧拉恒等式,欧拉常数,欧拉示性数等欧拉喜欢音乐、生活丰富多彩,结过两次婚,生了13个孩子,存活5个,据说工作时往往儿孙绕膝。他去世的那天下午,还给孙女上数学课,跟朋友讨论天王星轨道的计算。突然说了一句“我要死了”,说完就倒下,停止了生命和计算。

欧拉与中国

欧拉在数论中证明过一个定理,如今叫中国剩余定理,也叫孙子定理,在孙子算经中有一个简单的特例,后由南宋数学家秦九韶给出了一般形式。

欧拉也是所有中国数学家和中国人的导师。这首先是因为每一个进入学校接受教育的人,都要学习他所创造的数学知识;这更是因为,他那苦难而光辉的一生给后世无限的启迪,教导人们如何做人,如何做学问,如何生存。遗憾的是,目前中国还没有一家图书馆引进《欧拉全集》。

第六版10元瑞士法郎正面的欧拉肖像

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