实数系到复数系的发展史?

数的概念是从实践中产生和发展起来的。早在人类社会早期,由于狩猎、采果等劳动中计数的需要,人们就产生了自然数。随着生产和科学的发展,数的概念也有了发展:为了解决计量和分配中一些量的等分问题,人们引入了分数;为了满足计数和表示意义相反的量的需要,人们引入了负数;为了解决无穷无尽的开方矛盾,人们引入了无理数;在解方程时,为了使负数的平方根有意义,人们引入了虚数,将实数域扩展到复数域。

16世纪中期,意大利数学家卡尔丹解一元二次方程和一元三次方程时,分别得到如下结果:

,

因为负数在实数系中没有平方根,所以他最早提出了负数平方的想法。基于他自己的想法,卡尔丹研究了类似的新数字并计算了它们。后来,一位意大利数学家帮助加里探索了这类新数字的算法。但一开始,人们对复数的概念和性质并不是很了解。对于卡尔丹表达的40的乘积,只是单纯的表达,令人费解。而且用这种新数的算法计算会发现一些矛盾,所以长期以来人们都把复数当成一种不可接受的“虚数”。直到17、18世纪,随着微积分的发明和发展,以及这一时期对复数的几何解释,“虚数”才被揭开面纱,逐渐出现。19438+0637年,法国数学家笛卡尔正式开始使用“实数”和“虚数”。同一时期,德国数学家莱布尼茨、瑞士数学家欧拉和法国数学家德·莫伊弗尔研究了虚数与对数函数和三角函数的关系。除了理解方程,他们还把它应用到微积分等方面,得到了许多有价值的结果。19438+0777年,欧拉系统地建立了复数理论,创立了复变函数论的一些基本定理,并开始将其应用于水力学和地图学。欧拉最早用符号“I”作为虚数的单位,定义为1797。挪威数学家威塞尔将数轴引入平面,用由实轴和虚轴确定的平面向量来表示虚数。不同的矢量对应不同的点。他还用几何术语定义了虚数和向量的运算,揭示了虚数及其运算的几何意义。

18世纪末19世纪初,德国著名数学家高斯在证明代数基本定理“任何n次一元方程在一个复数集合中只有n个根”时,应用并讨论了卡尔·丹构想的新数,首次引入“复数”一词,将复数与平面中的点一一对应,创建了一个复平面,并依据平面中的点或有向线段(向量)建立了复数的几何基础。这个过程持续了300年。

复数在数学中起着重要的作用。除了上面提到的代数基本定理,还有“一元n次实系数方程的虚根成对出现”等定理,特别是以复数为变量的“复变函数论”,这是数学的一个重要分支。19世纪,在法国数学家柯西和德国数学家黎曼·和·威尔斯特拉斯的努力下,复变函数论已经形成了非常系统的理论。它已深入渗透到代数学、解析数论、微分方程、概率统计、计算数学和拓扑学中,并在电学、热力学、弹性理论和天体力学中得到应用。