歐拉到底有多牛?高等數學課本上的很多內容都是他200多年前寫的

2020-12-05 數學漫談

歐拉是數學界公認的四位最偉大的數學家之一,與其他三位相比,歐拉在數學界之外的名氣並不大。他沒有太多讓人津津樂道的故事。他不像阿基米德有撬起地球的豪言壯語、像牛頓被稱為科學巨人,成就橫跨數學和物理兩大學科,也沒有高斯在剛學會說話就能計算的天賦,但他卻是四位最偉大的數學家當中最多產的一位,他的數學成就與其他三位不分伯仲。

萊昂哈德.歐拉

歐拉的父親曾在巴塞爾大學上過學,與同在巴塞爾的伯努利兄弟有幾分交情,約翰的兩個兒子尼古拉和丹尼爾經常給歐拉講有趣的數學古詩,使歐拉受益匪淺。

後來歐拉就開始跟著約翰.伯努利學習數學。13歲的歐拉考入巴塞爾大學,成為當時這所大學中最年輕的學生。在約翰的精心培育下,歐拉在數學上的成就突飛猛進,17歲的時候就已經成為巴塞爾大學最年輕的碩士,19歲時憑藉《論桅杆配置的船舶問題》獲得巴黎科學院的獎金。

巴塞爾大學

除了極高的天賦,歐拉還有這驚人的記憶力和心算能力,晚年時,他還能複述年輕時的筆記內容,後來眼睛失明後他憑藉超強的心算能力完成了他的著作《微分學原理》和《積分學原理》。他生前發表的著作與論文有560餘種,死後還留下大量手稿,直到歐拉去世80年後,聖彼得堡科學院還在刊登他的遺作。

歐拉的一生有三部代表著作:《無窮分析引論》、《微分學原理》和《積分學原理》,這三部是微積分的裡程碑式的著作,書中文字輕鬆易懂,條理清晰,既嚴密又易於理解,被當作課本的典範普遍使用。有的學者認為,自從1784年以後,無論是初等微積分還是高等微積分的教科書基本上都是抄襲歐拉的書,或抄襲那些抄襲歐拉的書。

上一節我們簡單介紹了前兩部著作,這一節我們重點討論《積分學原理》。《積分學原理》是歐拉在1768-1770年間發表的著作,全書共三卷。他把前人的發現加以總結並注入自己的見解,書中包含了歐拉對於積分數學的深度研究內容,還展示了他在常微分方程和偏微分方程理論方面的眾多發現。

歐拉在積分學領域的重要成就包括:

(1)把積分作為原函數的概念的創建;(2)確定不定積分的使用範圍(現代微積分教程中所敘述的方法與技巧幾乎可以在歐拉的著作中找到);(3)以累次積分的方法計算二重積分,明確表述二重積分的概念、化二重積分為二次積分、討論二重積分的變數置換問題。

下面是我從英文版《積分學原理》的書中摘取的部分章節與片段,分享給大家,一起領略一下數學大師的風採吧!

這一頁是歐拉在第一卷給出的關於被積函數是無窮級數形式下積分的計算。

上面這一頁是歐拉給出的把被積函數展開成關於正餘弦級數的積分的計算,然後利用正弦函數和餘弦函數倍角公式得到積分結果。

上面這部分是歐拉給出的關於一階恰當微分方程的求解問題。

《積分學原理》第三卷

這一頁是《積分學原理》第三卷第二部分的章節封面,在這一部分主要討論的是二重積分的計算問題。

從以上這些書中的截圖可以很清楚的看到歐拉的著作內容之豐富、條理之清楚、語言之通俗,感受到歐拉那種執著和嚴謹,不愧是教科書的典範!最偉大數學家的稱號歐拉當之無愧!

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    歐拉 歐拉有多厲害?從18歲開始發表論文,到76歲時去世,這五十多年間,歐拉誕生了巨量的研究成果。歐拉的成果到底有多多?彼得堡科學院為了整理他的著作整整花了47年;歐拉認為自己的研究足夠彼得堡科學院用20年,結果他去世80年後還在發表他的研究;1909年瑞士自然科學聯合會在來自全世界的研究者資助下整理歐拉的文獻。有趣的是在進行這項工作的時候,又意外發現了歐拉的大量研究文獻。
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    德國大數學家高斯說:「對歐拉的工作的研究,是科學的不同範圍的最好學 校,沒有任何別的可以代替他。」歐拉,令許多學習數學的同學耳熟能詳的名字,在許多數學的分支中也可經常見到以他的名字命名的重要常數、公式和定理。1707年歐拉生於瑞士的巴塞爾,13歲時入讀巴塞爾大學,15歲大學畢業,16歲獲碩士學位。
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    問題看似簡單,腓特烈絞盡腦汁卻怎麼也排列不出來,於是向著名的數學家歐拉求教。歐拉研究之後告訴國王,不必枉費心機,因為這個問題根本無解。歐拉之後,很多數學家開始研究「拉丁方陣」,並留下很多這方面的定理。  歐拉是一位300年前的人物,可他始終距離我們不遠,因為他為人類創造的智慧財富我們每天都在享用。
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    1707年歐拉生於瑞士的巴塞爾,13歲時入讀巴塞爾大學,15歲大學畢業,16歲獲碩士學位。平均每年寫出八百多頁的論文,還寫了大量的力學、分析學、幾何學等課本,《無窮小分析引論》、《微分學原理》、《積分學原理》等都成為數學中的經典著作。歐拉對數學的研究如此廣泛,因此在許多數學的分支中也可經常見到以他的名字命名的重要常數、公式和定理。1783年9月18日於俄國彼得堡去逝。
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    歐拉此後用口述的辦法,由他兒子數學家阿·歐拉記錄,繼續進行著述。直到逝世,歐拉和黑暗整整搏鬥了十七年之久,又發表了多部專著,近四百篇論文。歐拉的記憶力是驚人的。他能熟練地背誦大量數學公式,以及前一百個質數的前六次冪。不僅一般代數運算,就是複雜的高等數學,他都能準確無誤地進行心算。難怪法國天文學家、物理學家阿拉格說:「歐拉計算好像一點也不費力,正和人呼吸空氣,或者老鷹乘風飛翔一樣」。
  • 讀讀歐拉,他是所有人的老師
    歐拉被公認為人類歷史上成就最為斐然的數學家之一。在數學及許多分支中都可以見到很多以歐拉命名的常數、公式和定理,他的工作使得數學更接近於現在的形態。他不但為數學界作出貢獻,更把數學推至幾乎整個物理的領域。此外歐拉還涉及建築學、彈道學、航海學等領域。瑞士教育與研究國務秘書Charles Kleiber曾表示:「沒有歐拉的眾多科學發現,今天的我們將過著完全不一樣的生活。」