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十六、十七世紀數學
來源:互聯網

十六、十七世紀數學是指在文藝復興時期發生的數學發展。這一時期見證了數學領域的多個新領域的誕生,包括解析幾何、微積分、概率論和射影幾何。

歷史背景

隨著中世紀的結束,文藝復興的到來促進了人們對自由思想的追求,逐漸消除了繁瑣的哲學和神學教條的權威。封建社會開始解體,取而代之的是資本主義社會,生產力得到了極大的釋放。資本主義工場手工業的繁榮以及向機械化生產的轉變,推動了技術科學和數學的快速發展。在航海、軍事、工程等領域的需求刺激下,數學面臨著新的挑戰,傳統的初等數學已經無法滿足需求。

數學發展

天文學與數學

尼古拉·哥白尼提出的日心說引發了神學的重大危機。他的學生雷蒂庫斯意識到精確的天文觀測的重要性,開始了每間隔10度的正弦、正切和余切表的編制工作。這項工作持續了12年,直至雷蒂庫斯去世后由他的學生奧托完成。丹麥天文學家第谷·布拉赫進行了大量的精密天文觀測,德國天文學家約翰尼斯·開普勒在此基礎上提出了行星運動的三大定律,為牛頓萬有引力定律的發現奠定了基礎。開普勒的著作《酒桶的新立體幾何》預示了積分學的雛形。

伽利略及其影響

意大利科學家伽利略強調科學研究應基于系統的觀察和實驗,利用數學工具探索自然界的秘密。他的學生卡瓦列里提出了“不可分原理”,為后來的積分學提供了重要的思路。伽利略的學生們在代數方程論方面取得了顯著進展,發現了三次、四次方程的通用解法,并首次使用虛數法國數學家弗朗索瓦·韋達代數進行了革新,創造了大量代數符號并改善了計算方法。

計算技術的進步

西蒙·斯蒂文系統地闡述和運用了小數的概念,約翰·納皮爾發明了對數,極大地提高了計算效率。隨后,布萊茲·帕斯卡和戈特弗里德·萊布尼茨分別發明了加法機和乘法機,開啟了機械計算的新篇章。

變量數學的崛起

17世紀初,初等數學的主要學科已經基本成型,但數學的發展仍在加速。變量數學以解析幾何的建立為起點,隨后是微積分學的蓬勃發展。此外,概率論和射影幾何等新領域也開始出現。

解析幾何的誕生

解析幾何的產生通常以勒內·笛卡爾的《幾何學》的出版為標志。這部作品不僅包含了幾何學,還包括了大量的代數問題。笛卡爾的貢獻主要包括三個方面:將形狀和數量結合起來,引入變量,用代數方法解決幾何問題;擺脫了希臘人的齊性限制;改進了代數符號。皮耶·德·費瑪也在解析幾何的創立中發揮了重要作用,他在數論、概率論、光學等多個領域都有重要貢獻。

微積分的發明

微積分的發明是17世紀數學史上的成就之一。它是長期積累的結果,艾薩克·牛頓戈特弗里德·萊布尼茨將其推向頂峰。他們建立了微積分的基本定理,即“牛頓-萊布尼茨公式”,將微分學和積分學的核心問題聯系起來。牛頓從動力學的角度出發,而萊布尼茨則更多地從幾何學的角度考慮。萊布尼茨創建的符號體系更為優越,因此被后世廣泛采用。

數學的特點

17世紀數學的特點包括:產生了若干個具有深遠影響的新領域;代數的地位提升,代數問題經常通過幾何方法加以驗證;出現了大量新概念,如無理數虛數、瞬時變化率、導數、積分等;數學與其他自然科學的聯系加強;數學知識的交流和傳播范圍擴大。

影響與發展

17世紀是許多新興科目的創始階段,18世紀是充實和發展階段,19世紀是回顧、推廣和改革階段。數學以其全新的面貌進入了20世紀。

參考資料 >

十六、十七、十八、十九世紀歐洲的數學.南京大學數學系.2024-10-23

哥白尼:他顛覆了世人對宇宙的傳統認知,自己的命運卻極為悲慘.網易.2024-10-23

為什么對數、解析幾何、微積分,稱為17世紀數學的三大成就?.網易.2024-10-23

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