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高等数学论文(数学史上最高产的老师!双目失明几十年,靠心算发表了800多篇高数论文……)

高等数学论文

数学
就是我的眼
据说,在数学史上有四名公认的最伟大的数学家,他们分别是:

如果说,高斯是数学王子,那欧拉就是数学王国的国王。拉普拉斯曾这样评价欧拉:读读欧拉吧,他是所有人的老师。

因为欧拉在数论、几何学、天文数学、微积分等好几个数学的分支领域中都取得了非常出色的成就。

直到今天,几乎每一个数学领域都可以看到欧拉的名字,比如:
从多面体的欧拉定理,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……

1707年,莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler)出生在瑞士巴塞尔的一个乡村家庭,父亲保罗·欧拉是个牧师。

小时候的欧拉就特别喜欢数学,10岁不到就开始自学《代数学》。但父亲却执意让他攻读神学,希望欧拉长大后子承父业。

1720年,在约翰·伯努利推荐下,年仅13岁的欧拉成了巴塞尔大学的学生,也是整个瑞士年龄最小的大学生,主修哲学和法律。

大学课堂上的知识远不能满足欧拉的求知欲,约翰·伯努利非常欣赏欧拉的数学天赋,决定每周给他额外的一对一辅导、答疑。

欧拉天赋过人又特别努力,15岁就大学毕业,16岁便获得硕士学位,成为巴塞尔有史以来的最年轻的硕士。

18岁时,欧拉彻底决心放弃了当牧师的想法,一门心思专攻数学,并开始发表文章。

在约翰的指导下,欧拉从一开始就选择通过解决实际问题来进行数学研究。19岁的欧拉写了一篇关于船桅的论文,获得巴黎科学院的奖金。

看到儿子的成绩和决心,加上约翰的劝说,父亲决定不再反对欧拉搞数学。

毕业之后,在丹尼尔·伯努利(约翰·伯努利的儿子)的推荐下,欧拉去到俄国的圣彼得堡科学院从事研究物理学的工作。

丹尼尔·伯努利

不久后,丹尼尔返回了巴塞尔,年仅26岁的欧拉接替丹尼尔的职位,担任彼得堡科学院数学教授。

1735年,欧拉花三天时间就计算出彗星的轨道,要知道,这是当时一个天文学的难题,几个著名数学家可是花了几个月的努力才解决。

此外,欧拉还在科学院地理所担任职务,应俄国政府的要求,解决了不少地图学、造船业的实际问题(比如协助编制俄国第一张全境地图)。

然而,长期以来的高负荷工作,让欧拉染上眼疾导致右眼失明。

唉,28岁的欧拉正值人生大好年华,事业才刚刚起步。医生和朋友都劝他减少工作时间,少用眼睛,保护好左眼。

但欧拉婉言拒绝了,数学上还有那么多难关等着自己攻克,他哪能放弃自己的事业和追求。

欧拉在俄国待了14年,他努力不懈地投入研究工作,在分析学、数论及力学方面均有出色的表现。

考虑到当时俄国持续的动乱,1741年6月,欧拉离开了圣彼得堡。

之后他受到普鲁士腓特烈大帝的邀请,来到德国科学院担任物理数学所所长一职,这一当就是25年,在这期间写了超过380篇文章。

他在柏林期间的研究内容更加广泛,涉及行星运动、刚体运动、热力学、弹道学、人口学等等,这些工作与他的数学研究互相推动着。

其实,从“Leonhard Euler”这个名字就可以看出来,欧拉是有多努力,名字都带个“hard”。

人如其名,哪怕后期双目失明,凭借着对数学的热爱与顽强的意志,欧拉一生写下886种书籍论文,号称“史上最多产的数学家”。
据统计,从他19岁开始发表论文直到去世,半个多世纪写下了886本书籍和论文,涵盖分析、代数、数论、几何、物理和力学、天文学、弹道学、航海学、建筑学等多个领域。

但是,来自战斗名族的圣彼得堡科学院就表示不服了,为了验证欧拉“劳模”称号的真实性,他们开始了“整理欧拉的作品”的专项工作。

可谁能想到,这一整就整了47年,以至于有些人从上班的第一天开始,直到退休都是在“整理资料”……

事实上,欧拉在包括微分方程、曲面微分几何和其他数学领域,都有开创性的发现。其中最有名的两部作品,超模君不得不提:
1748年,欧拉在瑞士洛桑出版了第一部沟通微积分与初等数学的分析学著作——《无穷小分析引论》,欧拉也因此被称为“分析学的化身”。

1755年发表了《微分学原理》。

毫无疑问的说,《无穷小分析引论》是数学史上一部具有划时代意义的神作!当时数学家们称欧拉为“分析学的化身”。

在此书中,欧拉首次把对数作为指数、把三角函数作为数值之比而不是作为一些线段的系统论述,次用函数概念作为中心和主线,把函数而不是曲线作为主要研究对象,使无穷小分析不再依赖几何性质。

更为关键的是,欧拉恒等式(也就是我们熟知的欧拉公式)的提出,直接建立了数论和分析之间的联系,使得可以用微积分研究数论,欧拉成为解析数论的奠基人。

这个公式的巧妙之处在于,寥寥数语,就把e、π、i、1、0兼收并蓄,把它称作“上帝创造的公式”也不为过。

也是在这个时候,人们这才反应过来:自然的本质还能用这么短的公式来展现,自然常数e也由此诞生。
自然对数e,代表了大自然;圆周率π,代表了无限;虚数单位i,代表了想象;数字1,代表了起点;数字0,代表了终点;乘法代表结合,指数代表加成,加法代表累计,等号代表统一。

简简单单的一个数学公式,每一个符号都在暗示着:大自然充满无限想象,但是最终都会归于终点。

数学王子高斯曾经这样评价欧拉公式:“一个人第一次看到这个公式而不感到它的魅力,他不可能成为数学家。”

欧拉恒等式的几何直观理解

欧拉公式不仅形式优美,还具有巨大的实用价值。

研究交流电时少不了它,信号分析依赖它,研究任何圆周运动都免不了用到它,还是量子力学的重要数学工具……几乎所有的数学领域,都有她的倩影出现。

不仅如此,欧拉公式对物理学影响也非常深刻,机械波论、电磁学、波动光学、量子力学等匍匐在她的脚下。

难怪物理学家查德·费曼惊呼:“欧拉公式不但是“数学最奇妙的公式”,还是现代物理学的定量之跟。”
超模君觉得,在数学中,你再也找不到能与之媲美的公式了,或许只有物理学中的质能方程还能一较高下!
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