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【數學家】8位數學家的故事:探索偉大數學家的生平和理論!
July 21, 2023
閱讀時間:14 分鐘

大家是否曾經好奇,我們辛辛苦苦學習的數學理論是由誰發明出來?這些聰明數學家生平和經歷是怎樣的呢?今天,我們不僅會分享『畢氏定理之父』畢達哥拉斯的故事,還會探索其他著名數學家的心路歷程和理論成就。讓我們一起走進數學家的世界,探索他們的故事,感受數學家們的智慧和創造力吧!

數學家:畢達哥拉斯(Pythagoras)

理論:畢氏定理(Pythagorean Theorem)
數學家 畢達哥拉斯(Pythagoras)

畢達哥拉斯(Pythagoras)是古希臘最傑出的數學家之一,他的研究對幾何學、數學和哲學的發展產生了深遠的影響。畢達哥拉斯生於公元前570年左右的撒摩斯島(Samos Island),他的父親是一位富有的商人,曾經經營過貿易。年輕時他曾到埃及和巴比倫等地旅行,接觸到當時世界各地的知識和文化,並在巴比倫學習了數學和天文學。

在他的學習過程中,畢達哥拉斯發現了一些重要的數學定理,其中最著名的是畢氏定理(Pythagorean Theorem)。畢氏定理是指在直角三角形中,直角兩邊的平方之和等於斜邊的平方,即 a^2+b^2=c^2。這個定理對於測量和計算三角形的面積和周長非常重要,因此它被廣泛地應用於數學和物理學等領域。數學家畢達哥拉斯主張數學應該建立在嚴謹的公理化基礎上,通過推理和證明來確定數學的真理,這個思想對現代數學的發展有著深遠的影響。

除此之外,畢達哥拉斯還是一位傑出的哲學家和思想家。他的思想和理念對後世的哲學和宗教產生了深遠的影響。他創立了一個以數學為基礎的哲學體系,認為數學是宇宙秩序的基礎,通過數學可以找到萬物的本質和真理。

數學家:卡爾·弗里德里希·高斯 (Johann Carl Friedrich Gauß)

九歲時解開了老師出的「從  1 加到 100」的數學題。
數學家 卡爾·弗里德里希·高斯 (Johann Carl Friedrich Gauß)

卡爾·弗里德里希·高斯(Carl Friedrich Gauss)是19世紀德國卓越的數學家之一,他的研究和貢獻對數學和科學的發展帶來了革命性的影響。高斯於1777年出生於布倫瑞克(Braunschweig),在貧窮家庭中長大。然而在他的童年時期,他便表現出了非凡的數學才華,九歲時便解決了老師出的「從1加到100」的數學題。

高斯在數學領域做出了許多貢獻,其中最著名的是他發現了最小二乘法(Least squares method),即通過最小化誤差來求解線性方程組(System of linear equations)的方法。他也創建了高斯-約旦消元(Gauss-Jordan Elimination)以簡化線性方程組(System of linear equations)求解過程。此外,數學家高斯還證明了一個代數方程式存在有理根(Rational root)的必要條件,並且發現了一些代數方程式的根式解法。高斯在統計學方面的貢獻也很重要,他發明了正態分布(Normal distribution),這是一種在統計學中廣泛使用的概率分布模型。

此外,數學家高斯還對天文學、物理學、地球科學做出了重要的貢獻。例如,他成功預測了小行星的存在,以及發現了許多有關電磁學和熱力學的重要定律和公式,為這些領域的發展奠定了偉大的基礎。

數學家:艾薩克·牛頓(Isaac Newton)

創建了微積分(Calculus)。
數學家 艾薩克·牛頓(Isaac Newton)

艾薩克·牛頓(Isaac Newton)是17世紀英國傑出的科學家和數學家,他的理論和發現奠定了物理學、天文學、光學、數學等領域的基礎。

牛頓於1642年12月25日出生於英國林肯郡的一個農民家庭,年幼時表現出了非凡的數學和科學才華。他在劍橋大學學習,後來成為該校的數學教授。在1687年出版的《自然哲學的數學原理》中,牛頓提出了他的三大運動定律(Newton’s Laws of Motion)和萬有引力定律(Newton’s law of universal gravitation),這些成就使他成為現代物理學的奠基人之一。

數學家牛頓亦是微積分學的創始人之一,他發現了微積分的基本定理(The fundamental theorem of calculus),即積分(integral)與微分(derivative)具有互逆性(inverse operations),這對微積分學的發展產生了極大的影響。此外,他還發明了牛頓法(Newton’s method),這是一種求解方程的方法,被廣泛應用於現代數學和工程學中。

數學家:阿基米德(Archimedes)

利用「逼近法」(approximation method)算出球表面積、球體積、拋物線、橢圓面積。
數學家 阿基米德(Archimedes)

阿基米德(Archimedes)是古希臘無與倫比的數學家之一。他生於公元前287年,在希臘的西西里島成長和學習。來自貴族家庭的他接受了優秀的教育,並為數學、物理學、工程學等領域做出了重要貢獻。

數學家阿基米德發現了許多幾何學定理和數學性質,包括利用「逼近法」(Approximation method)算出球表面積、球體積、拋物線、橢圓面積、利用割圓術計算出圓周率π以及研究出阿基米德螺旋線(Archimedean spiral)等。他還提出許多方法來計算各種幾何圖形的重心,其中包括由一抛物線和其網平行弦線所圍成圖形的重心的方法。

此外,阿基米德對工程學及物理學的發展也非常重要。例如,他提出了阿基米德浮體原理(Archimedes’ principle),描述了物體在液體中浮力的大小和方向。他還設計了一些機械裝置和工具,如阿基米德式螺旋抽水機 (Archimedes’ screw)、阿基米德鏡等,這些設計在古代和現代工程學中都有著廣泛的應用。

數學家:萊昂哈德·歐拉(Leonhard Paul Euler)

發現了歐拉公式(Euler’s formula)及歐拉定理(Euler’s Theorem)。
數學家 萊昂哈德·歐拉(Leonhard Paul Euler)

萊昂哈德·歐拉(Leonhard Paul Euler)是18世紀歐洲其中一位最偉大的數學家之一。歐拉於1707年出生於瑞士巴塞爾,是一個牧師家庭的孩子。歐拉在數學家約翰·伯努利的指導下開始學習數學。儘管在職業生涯中曾多次遭受視力問題和健康問題的困擾,但他仍然保持著高度的生產力和創造力。

數學家高斯曾經說過:『研究歐拉的著作永遠是瞭解數學的最好方法。』這句話表明了歐拉在數學史上的重要地位。歐拉的數學貢獻包括發現和證明歐拉公式(Euler’s formula)e^{iπ}=-1e^{iπ}+1=0,其中e代表自然對數的底數,i代表虛數單位。他還提出歐拉定理(Euler’s Theorem)它表明a和n互質時,a^{φ(n)}≡ 1 (mod n),其中φ(n)表示小於n的正整數中與n互質的數的個數。此外,數學家歐拉也是圖論Graph Theory的奠基人之一,他研究了歐拉路徑(Euler path)及歐拉回路(Euler circuit),並提出了相關的定理和算法。

數學家:伯恩哈德·黎曼(Bernard Riemann)

研究出黎曼幾何學(Riemannian geometry)、黎曼積分(Riemann integral)以及黎曼曲面(Riemann Surface)。
數學家 伯恩哈德·黎曼(Bernard Riemann)

伯恩哈德·黎曼(Bernhard Riemann)是19世紀德國傑出的數學家之一,黎曼於1826年出生於漢諾威王國(今德國下薩克森),是一個牧師家庭的孩子。

他在高中時代就開始研究數學,後來更發展了黎曼幾何學(Riemannian geometry)、黎曼積分(Riemann integral)、黎曼曲面(Riemann Surface)等重要概念。黎曼幾何被定義為一個相對應的空間中的形式,而不是作為一個平面或曲面中的形式。而黎曼積分就是將積分的定義從有限區間推廣到無限區間,被廣泛應用於分析學和物理學。黎曼曲面則將曲面概念推廣到更高維度的空間中,用於描述多維度的物理學和數學問題。

此外,數學家黎曼還發展了複分析學(Complex analysis)的基礎,並提出了著名的黎曼猜想(Riemann hypothesis),這是一個至今尚未被證明的數學問題,但對數學基礎的研究有著深遠的影響。

數學家:威廉·羅恩·哈密頓(William Rowan Hamilton)

發明了四元數(Quaternion)。
數學家 威廉·羅恩·哈密頓(William Rowan Hamilton)

威廉·羅恩·哈密頓(William Rowan Hamilton)是19世紀愛爾蘭最出色的數學家之一,於1805年出生於愛爾蘭都柏林。哈密頓在年輕時就表現出了卓越的天賦和才能。他在14歲時進入都柏林三一學院(Trinity College Dublin),在那裡他學習了數學、物理學和天文學,成為了一位傑出的學者和研究者。

數學家哈密頓一生中最重要的貢獻就是他對向量(Vector)和四元數(Quaternion)的發明和研究。據說哈密頓在1843年的一次散步中,靈光一閃,想到了如何構造四元數。他在石橋上,刻下了四元數的公式:i² = j² = k² = ijk = -1。四元數是一種擴展了複數的數學結構,可以用來表示三維空間中的旋轉,並應用於物理學、機器人學、電腦圖形學等領域。

數學家:布萊茲‧帕斯卡(Blaise Pascal)

發表了帕斯卡定理(Pascal’s Theorem)。
數學家 布萊茲‧帕斯卡(Blaise Pascal)

布萊茲‧帕斯卡(Blaise Pascal)是17世紀法國最偉大的數學家之一。帕斯卡於1623年出生於克萊蒙費朗,是一位富裕的法官的兒子。他的父親對於數學和科學有著濃厚的興趣,因此在家庭教育中布萊茲早期受到了良好的培養。

他在16歲時就發表了他的第一篇數學論文,至今被稱作「帕斯卡定理」。帕斯卡定理(Pascal’s Theorem)是一條基本的射影幾何定理,它闡述了在一個圓錐曲線上任意取六個點,將它們兩兩相連,得到三條交線,這三條交線的交點共線。這個共線點被稱為帕斯卡點,它是這個圓錐曲線的一個重要特徵。

此外,數學家帕斯卡還在機械計算機的發展方面做出了貢獻,他發明了帕斯卡計算器,這是一種機械式計算器,可以進行加、減、乘、除等基本運算,並且支持重複運算。帕斯卡計算器被廣泛應用於商業和科學研究中,是現代計算機的前身。

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