古希臘數學家:丟番圖

2021-02-23 三千老師的數學

墳中安葬著丟番圖,多麼令人驚訝,它忠實地記錄了所經歷的道路。

上帝給予他的童年佔六分之一,

又過了十二分之一,兩頰長胡,

再過七分之一,點燃起結婚的蠟燭。

五年之後天賜貴子,

可憐遲來的兒子,享年僅及其父之半,便進入冰冷的墓。

悲傷只有用數論的研究去彌補,

又過了四年,他也走完了人生的旅途。

終於告別數學,離開了人世。

       我們可以去試著計算下丟番圖具體活了多少年,他當爸爸的年齡,兒子死時丟番圖的年齡。

       丟番圖被認為是代數學的創始人之一,對算術理論有深入研究,他完全脫離了幾何形式,在希臘數學中獨樹一幟。丟番圖有幾種著作,最重要的是《算術》,還有一部是《多角數》,另外一些已遺失。

       丟番圖《算術》特別以不定方程的求解而著稱。所謂「不定方程」,是指未知數個數多於方程個數的代數方程(組)它是數論的一個分支。這類問題在丟番圖以前已有人接觸過,如阿基米德「牛群問題」,就涉及含8個未知數的7個方程的求解。但丟番圖是第一個對不定方程問題作廣泛、深入研究的數學家,以致今天我們常常把求整係數不定方程的整數解的問題叫「丟番圖問題」或「丟番圖分析」,而將不定方程稱之為「丟番圖方程」。

       丟番圖方程是數論中最古老的一個分支,其內容極其豐富,與代數數論,代數幾何,組合數學等有密切的聯繫。它的分類基本上是由方程的形式決定的,例如,可分為一次方程、二次方程、三次方程、高次方程、指數方程和一些特殊類型的方程,以及和許多學科交叉滲透產生的新的類型。

       這裡可能大家會好奇算術一書具體講了些什麼,我們來舉幾個例子:

       高興的是,1973年伊朗境內的馬什哈德又發現了4冊阿拉伯文,這樣,現存的算術共有10冊,共290個問題。而這4冊的發現,又把數學的研究推進了幾個世紀。

 丟番圖除了方程上的貢獻外,他還有另一個重大的發明,那就是簡字代數.也就是說,代數是以其符號化來體現本質特徵的,符號的創用是數學上的一件大事,它不僅能幫助人快速思維,而且能以其精煉的形式克服自然語言時常出現的歧義現象,代數的符號化過程大體經歷了三個階段,即文字代數、簡字代數和符號代數.丟番圖是簡字代數的創始人,他的簡字代數,奠定了歐洲數學符號化的基礎.

       簡字就是把代數中的核心詞縮減而成的一種字母符號,常常採用詞語的第一個字母來表示.丟番圖首先引進了未知數符號,在他那裡,未知數被稱為「題中的數」.另外,他把未知數的平方、立方、四次方、五次方、六次方都用符號來代替.他已經熟悉正整數指數完成的運算的性質,給了特殊的名稱.所有這一切,都對後來的代數學產生了巨大的影響.

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