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高斯的重要贡献

2016-09-16 07:59阅读:
高斯的重要贡献 论高斯的重要数学贡献
摘要:高斯是德国著名的数学家,他对数学界的贡献是无与伦比的。在他不平凡的一生中,几乎在数学的所有领域都留下了他的足迹。他的思想深入数学、空间、大自然的奥秘,为人类的文化发展做出了很大的贡献。在本文中将会讲述他的成长的历程和取得的主要成就,以及对于数学的感想和对高斯的评价。
关键词:高斯 成长 数学 成就
正文:高斯1777年4月30日生于德国不伦瑞克的一个工匠家庭,1855年2月23日卒于哥廷根。幼时家境贫困,但聪敏异常,受一贵族资助才进学校受教育。1795~1798年在哥廷根大学学习,1798年转入黑尔姆施泰特大学,翌年因证明代数基本定理获博士学位。从1807年起担任格丁根大学教授兼格丁根天文台台长直至逝世。 对于高斯的熟悉,大部分人恐怕都是从那个耳熟能详的小故事开始的吧。有一次老师让学生将1,2,3,„,„连续相加,一直加到100.正当其他同学都在拼命将一个个树加起来的时候,高斯已经算出了正确答案。从此,小高斯“神童”的美名不胫而走。我们也第一次听到了高斯这个名字。从此,高斯开始了他的不平凡的一生,村里一位伯爵知道后,慷慨出钱资助高斯,将他送入附近的最好的学校进行培养。中学毕业后,高斯进入了德国的哥廷根大学学习【1】。刚进入大学时,还没立志专攻数学。后来听了数学教授卡斯特纳的讲课之后,决定研究数学。从哥廷根大学毕业后,高 斯一直 坚 持 研 究 数 学。1807年 成为 该 校 的 数 学 教 授 和 天 文 台 台 长,并 保 留 这个职位一直到他逝世。
高 斯在许多领 域 都有卓 越 的 建树。如果说微分几何是他将数学应用于实际的产物,那么非欧几何则是他的纯粹数学思维的结晶【2】。他在数论、超几何级数、复变函数论、椭圆函数论、统计数学、向量分析等方面
也都取得了辉煌的成就。下面就来简单说说他所取得的的一些成就。
最小二乘法应该算是高斯比较著名的一个发现。他使用最小二乘法计算出了谷神星的轨道,让人们重新发现了谷神星。最小二乘法通过对足够多的测量数据的处理后,可以得到一个新的、概率性质的测量结果。在这些基础之上,高斯随后专注于曲面与曲线的计算,并成功得到高斯钟形曲线(正态分布曲线)。其函数被命名为标准正态分布(或高斯分布),并在概率计算中大量使用。真正让高斯声名大噪的应该是十九岁那年,他 敲 开了自古希腊 欧几里得时代起就困扰着数学家的尺规作图这一难题的大门,证明了正十七边形的尺规作图的可能性,并且将它画了出来。这是牛顿和阿基米德都未曾解决的问题,居然本高斯给画出来了,其中还有个小的插曲,据说是因为老师错把自己的研究的题目错给了高斯,然后他就用了一个通宵把这个难题给解决了。高斯自己后来也说:如果告诉我那是一个困扰了几何界几千年的难题,那我肯定没有信心将它做出来。虽然看起来好像有点凑巧,实际上如果没有自己的天分和刻苦的钻研也是做不出来的。用圆规及直尺作图的过程,是要经过以下的步骤:在已知范围内挑选一点,过两点可以作一直线,已知圆心和半径可以作一圆,假如两直(圆)或一直线一圆能够作出,如果有交点,那么它们的交点能够作出.一个初等几何图形能够作出,只不过有限次的重复.引用上面四种步骤或其部分,作出一些所要求的点、直线和圆【3】。数学发展到今天,
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已经有很多人学会了尺规作图的方法,这得益于高斯做出的贡献。虽然正十七边形的做法只需一页篇幅就能完成,但是其中所需要的努力和付出是巨大的,高斯曾说“你们看到我书上某些地方只有那么几行,但是我却花了几年的时间才完成的。”由此可见高斯的严谨的精神,也可以看出,就算是高斯如此有天赋之人,要想取得很大的成就,就必须的不断地坚持和付出。
高斯的成就可谓是不胜枚举。比如证明了数论方面的定理,即人们熟知的为此互反律;创立了行星椭圆轨道理论,解决天文学的问题;后来他的注意力有转向大地测量学,利用实际的大地测量数据来确定地球的形状,顺便创立了曲面理论【4】。此外,他还发表了许多著作。高斯的贡献已经不仅仅局限于数学理论方面,也十分重视数学的应用。都说数学是科学的皇后,数学的发展无疑也推动者科技的不断进步。
作为数学家,高斯是极端严谨的,工作刻苦踏实,精益求精,思维敏捷,凡是他的著作都是经过反复推敲过的,以最精炼的方式发表出来。高斯一生勤奋好学,多才多艺,喜爱音乐和诗歌.擅长欧洲语言,懂很多国文字.62岁开始学习俄语,并达到能用俄文写作的程度,晚年还一度学梵文.可惜的是高斯并没有将他的全部著作都发表出来,这是一个很大的遗憾,如果能让更多人知道自己的研究成果的话,那就有很多人不必去花费那么多的时间去研究已经被高斯证明过的东西,也许数学的发展也会比现在超前更多。高斯和当时青年数学家缺少接触,缺乏思想交流,因此在高斯周围没能形成一个人才济济,思想活跃的学派.这也许和他的性格有关系,他的思维敏捷,年轻人可能跟不上他的思路,而他又不愿意去重复自己已经讲过的东西,传授解惑可能根本就不适合于他吧。
数学一门很严谨的学科,也是一门很有趣的学科。我们从小就开始学习数学,因为数学是服务于生活的。数学在形成人类理性思维的过程中发挥着独特的、不可替代的作用,每个人的一生中都会有那么一个阶段喜欢数学。数学家为数学的发展做出了很大的贡献。通过了解一个数学家的故事,他的研究的历程,我们可以更清晰的了解数学文化,我们也可以学习到数学家身上的那种精神。学习数学对于自身的发展也是很有好处的,生活处处皆数学,这是我们需要用一生来学习的一门功课。
参考文献:【1】郭嘉文,出身贫苦的数学王子——1777-1855年)【J】,科学大众(中学版).2007(11)
【2】徐福新,高斯的数学贡献和他的非欧几何构想【J】,数理天地,2005
(4)
【3】钱国栋,用尺规做正多边形,河北北方学院学报,2010,26(2)
【4】俞锡光,数学家高斯的成就和给我们的启示,数学教学通讯,1987年01期

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