户外阿毽 12小时前
柯西修补微积分摇摇欲坠的地基,以严谨定义终结无穷小量混乱,数学分析终获稳固基石
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十九世纪初,微积分已经用在工程、天文、力学这些地方,到处都靠它,但基础理论问题一大堆。

牛顿和莱布尼茨发明它的时候,对无穷小量没说清楚,后来的数学家就直接拿来算东西,从没搞明白无穷小的真面目,所以数学界老出乱子。

柯西后来给极限下了严谨定义,用不等式来描述变化过程,这样微积分总算有了牢靠的底子。

柯西 1789 年出生在巴黎,爸是波旁王朝的律师。他出生一个月后,法国大革命就爆发了,全家逃到乡下躲了十一年。爸没停下教育孩子,还用诗歌写课本,让柯西学得有趣。乡下生活让他爱上法语诗和拉丁诗。家旁边住着数学大牛拉普拉斯,早看出柯西数学天分高。

爸回巴黎上班后,柯西常去卢森堡宫见爸的同事,巴黎综合工科大学的教授拉格朗日。拉格朗日一看就说,这个瘦小子以后会超过我们这些老头。

1810 年,柯西从桥梁公路学校毕业,去瑟堡干海港工程。工作累,但他抽时间读拉格朗日的解析函数论和拉普拉斯的体力学,基础打得扎实。1811 到 1812 年,他写了两篇关于正多面体的论文,解决了巴黎科学院出的悬赏题,扩展了欧拉的多面体棱、面、顶点公式,还不了欧几里得的一个关键定理,这样他在数学圈出名了。

1815 年,他搞定费马的多边形数猜想,这个问题悬了上百年,拿了法国科学院数学大奖,从此成了欧洲顶尖数学家。1821 年,柯西正式给出极限的精确文字定义,用不等式框住极限的过程,后来魏尔斯特拉斯改了改,成了现在大学课本里的 ε,δ 那种定义。

他把定积分定义成和的极限,还搭起复变函数微积分的全套体系。

柯西超级能干,一辈子发了 789 篇论文和好多书,只比欧拉少点。因为论文太多,印刷费扛不住,巴黎科学院规定一篇最多四页,长文得投别的地方。他的中值定理,柯西不等式,柯西积分公式,现在理工科数学课都必学。

他学术生涯有个大遗憾。阿贝尔和伽罗瓦的代数论文给了法国科学院,柯西审稿,把手稿带回家丢了。阿贝尔证明五次方程没法解的那篇,作者死后好多年才找回发表。伽罗瓦的群论东西,耽误了快半个世纪才被重视。

这样一位给微积分建严密逻辑的人,因为粗心,拖了代数的发展。

柯西的人生总被法国政局搅和,他死忠波旁王朝,经常被迫流亡,到晚年才回巴黎。1857 年,他得急性热病死了,67 岁。死前对来看他的大主教说,人总会死,但他的工作会留下来。

柯西这些工作,让微积分从模糊的计算法变成可靠工具。他极限的说法,不等式的工具,现在还用在数学分析、实变函数、复分析这些基础里。早年微积分问题多,是因为无穷小量没讲明白,柯西用极限定义修好了,大家计算时不用猜了,直接按规则来。

他的论文不光多,还实打实解决了老问题,比如多面体那些,以前欧拉的公式缺一块,他补上,还拿了大奖。工程时候自学高深书,基础牛,所以后来极限定义这么严谨。定积分改成和的极限,简单明了,现在积分课第一讲就教这个。

复变函数那套体系,开创了新天地,好多现代数学建在他上面。

流亡那几年,他也没闲着,继续发论文,产量惊人,科学院限页就是为他设的。不等式和定理,用处大,现在证明题到处用。遗失论文的事,虽然遗憾,但不影响他主力贡献在分析上。政局乱,他忠于老王朝,宁可流亡也不变,晚年回巴黎,安安静静干数学。他把摇晃的微积分底子稳住了,后人盖大楼都靠这个地基。

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