【数学大师】莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler)
2014-04-12 11:03阅读:
一、名人简介
欧拉,全名是莱昂哈德·欧拉(LeonhardEuler,1707-1783),1707年出生在瑞士的巴塞尔城。18世纪最优秀的数学家,也是历史上最伟大的数学家之一,被称为“分析的化身”。
欧拉小时候他就特别喜欢数学,不满10岁就开始自学《代数学》。这本书连他的几位老师都没读过,可小欧拉却读得津津有味,遇到不懂的地方,就用笔作个记号,事后再向别人请教。13岁就进巴塞尔大学读书,这在当时是个奇迹,曾轰动了数学界。小欧拉是这所大学,也是整个瑞士大学校园里年龄最小的学生。在大学里得到当时最有名的数学家、微积分权威约翰·伯努利(JohannBernoulli,1667-1748年)的精心指导,并逐渐与其
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的学生:“我介绍高等分析时,他还是个孩子,而你将他带大成人。”两年后的夏天,欧拉获得巴塞尔大学的学士学位,次年,欧拉又获得巴塞尔大学的哲学硕士学位。1725年,欧拉开始了他的数学生涯。欧拉的父亲鲍罗·欧拉(PaulEuler)也是一个数学家,原希望小欧拉学神学,同时教他一点数学。由于小欧拉的才能和异常勤奋的精神,又受到约翰·伯努利的赏识和特殊指导,当他在19岁时写了一篇关于船桅的论文,获得巴黎科学院的奖金后,他的父亲就不再反对他攻读数学了。1725年约翰·伯努利的儿子丹尼尔·伯努利赴俄国,并向沙皇喀德林一世推荐了欧拉,这样,在1727年5月17日欧拉来到了彼得堡。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。
欧拉是18世纪科学界的代表人物,是那个时代的巨人。他是历来最有才华、最博学的人物之一,也是历史上最多产的一位数学家。
二、大师的成就
欧拉渊博的知识,无穷无尽的创作精力和空前丰富的著作,都是令人惊叹不已的!他从19岁开始发表论文,直到76岁,半个多世纪写下了浩如烟海的书籍和论文。据统计他那不倦的一生,共写下了856篇论文,专著32部,其中分析、代数、数论占40%,几何占18%,物理和力学占28%,天文学占11%,弹道学、航海学、建筑学等占3%,彼得堡科学院为了整理他的著作,足足忙碌了四十七年。到今几乎每一个数学领域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,复变函数的欧拉公式等等数不胜数。欧拉的兴趣十分广泛,他研究过天文学、物理学、航海学、建筑学、地质学、化学等等,在这些领域,欧拉也留下了大量的论文、著作。
欧拉著作的惊人多产并不是偶然的,他可以在任何不良的环境中工作,他常常抱着孩子在膝上完成论文,也不顾孩子在旁边喧哗。他那顽强的毅力和孜孜不倦的治学精神,使他在双目失明以后,也没有停止对数学的研究,在失明后的17年间,他还口述了几本书和400篇左右的论文。19世纪伟大数学家高斯(Gauss,1777-1855年)曾说:'研究欧拉的著作永远是了解数学的最好方法。'
三、大师的贡献
欧拉是18世纪数学巨星,在微积分、微分方程、几何、数论、变分学等领域均做出了巨大贡献。
在微积分方面。他整理了由伯努利家族继承、发扬的莱布尼茨学派的微积分学的内容。他先后发表了《无穷小分析引论》(1748)、《微分学》(1755)、《积分学》(1768)等著作。首先,他对函数概念进行了系统的探讨。给出了函数的新定义,定义了多元函数概念,引入了超越函数概念。其次,1770年前后,欧拉对由弧围成的有界区域上的二重定积分已有清楚的概念,并给出了用累次积分计算这种积分的程序。第三,欧拉研究了数列{(1+1/n)^n}极限的存在性,并把这个极限记为e,后来又用e作为底数,建立了自然对数。第四,欧拉把实函数的许多结果形式地推广到复数域。推动了复变函数理论的发展。
在微分方程方面。1727年,欧拉将一类二阶方程通过变量替换化为一阶方程,这是对二阶方程系统研究的开始。1739年他又研究了谐振子方程、谐振子的强迫振动方程,并得到了解答。1760年他将特殊的黎卡提方程化为线性方程。欧拉对偏微分方程的研究是开拓性的。1748年他指出弦的运动是周期性的,还用三角级数表出了解。
在数论方面。二次互反律是欧拉首先发现的。欧拉还引入了以他名字命名的数论中的欧拉函数。
在几何方面。他引入了曲线的参数表示,并提出了通过变换将曲面方程化成标准型的方法。1760年欧拉发表了题为《关于曲面上曲线的研究》的论文。文中得到许多重要结果。这些成果为曲面理论奠定了基础。
在变分学方面。欧拉通过对函数极值问题的研究,解决了一般函数的极值问题之后,他于1734年研究了“最速降线”问题,并成功地找到了极值函数必须满足的常微分方程,即欧拉方程。1756年他把这个新学科命名为变分学。
在初等数学方面。欧拉抛弃了陈旧的概念,采用新的思想方法去叙述、处理问题,建立了新的初等数学体系。
四、大师的学术:《欧拉全集》
据统计,欧拉一生平均每年发表八百页的学术论文,内容涵盖多个学术范畴。1911年,数学界系统地开始出版欧拉的著作,并定名为《欧拉全集》(OperaOmnia),全集计划出84卷,迄今已上架者已有80卷,剩余还剩下4卷正在筹备中。平均每卷厚达五百多页,重约四磅。预计《欧拉全集》全部出齐时约重三百磅。
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