柯西人物游戏攻略
柯西(奥古斯丁·路易斯1789-1857)出生于巴黎。他的父亲路易·弗朗索瓦·柯西(Louis Franç ois Cauchy)是法国波旁王朝的官员,一直在法国动荡的政治漩涡中担任公职。由于家庭原因,柯西本人属于支持波旁王朝的正统派,是虔诚的天主教徒。并且在数学领域,他取得了很大的成就和造诣。许多数学定理和公式也以他的名字命名,如柯西不等式、柯西积分公式等。
中文名:奥古斯丁·路易斯·柯西。
奥古斯丁·路易斯·考奇
国籍:法国
出生地:巴黎
出生日期:1789八月21。
死亡日期:1857年5月23日
职业:数学家、物理学家、天文学家
毕业学校:巴黎桥梁和公路学校。
信仰:支持波旁王朝的正统派。
主要成果:柯西极限存在准则
柯西序列
柯西不等式
柯西积分公式
代表作:《分析教程》、《微元分析教程导论》、《微积分在几何中的应用》
轮廓
柯西(1789—1857)是法国数学家、物理学家和天文学家。19世纪初,微积分已经发展成为一个庞大的分支,内容丰富,应用广泛。与此同时,它的弱点也日益暴露出来,微积分的理论基础并不严密。为了解决新的问题,澄清微积分的概念,数学家们展开了数学分析的严谨工作。在分析基础的奠基工作中,第一个做出杰出贡献的是大数学家柯西。
柯西于21789年8月出生于巴黎。我的父亲是一位精通古典文学的律师,与当时伟大的法国数学家拉格朗日和拉普拉斯有着密切的交往。柯西少年时代的数学天赋受到两位数学家的高度赞赏,他预言柯西将来会成为伟人。拉格朗日向父亲建议“尽快给柯西一个扎实的文学教育”,让他的爱好不至于把他引入歧途。因此,父亲加强了柯西的文学教育,使他在诗歌方面表现出极大的天赋。
从1807到1810,柯西在理工学院学习,从事交通道路工程师工作。由于身体不好,他接受了拉格朗日和拉普拉斯的建议,放弃了工程师,致力于纯数学的研究。柯西对数学最大的贡献是在微积分中引入了极限的概念,建立了基于极限的逻辑清晰的分析体系。这是微积分发展史的精髓,也是柯西对人类科学发展的巨大贡献。
在1821中,柯西提出了极限定义的方法,将极限过程描述为不等式,后由魏尔斯特拉斯改进,成为现在的柯西极限定义或定义。今天,所有的微积分教科书仍然(至少在本质上)遵循柯西对极限、连续性、导数和收敛性的定义。他对微积分的解释被后世广泛采用。柯西在定积分方面做了最系统和开创性的工作,他把定积分定义为和的“极限”。强调在定积分运算之前,必须先确立积分的存在性。他首先利用中值定理严格证明了微积分的基本定理。通过柯西和后来的维尔斯特拉斯的努力,对数学分析的基本概念进行了严格的讨论。从而结束微积分两百年来的思想混乱,把微积分及其普及从对几何概念、运动和直观理解的完全依赖中解放出来,使微积分发展成为现代数学中最基础、最庞大的数学学科。
数学分析的严谨工作从一开始就产生了巨大的影响。柯西在一次学术会议上提出了级数收敛的理论。会后,拉普拉斯匆匆赶回家,按照柯西的严格判别法,检查他的代表作《天体力学》中所用的级数是否全部收敛。
柯西在其他领域的研究成果也非常丰富。他创立了复变函数的微积分理论。他还在代数、理论物理、光学和弹性理论方面做出了杰出的贡献。柯西的数学成就不仅辉煌,而且数量惊人。柯西全集共27卷,800多部著作,是数学史上仅次于欧拉的多产数学家。他光辉的名字连同许多定理和标准一起被今天的许多教科书记住。
作为一个学者,他思维敏捷,成绩突出。从柯西浩如烟海的著作和成就中,不难想象他一生是如何孜孜不倦地工作的。但柯西是一个性格复杂的人。他是一个忠诚的保皇派,一个热情的天主教徒,一个孤独的学者。特别是作为一个有声望的科学大师,他常常忽略年轻学者的创造。比如,因为柯西“丢失”了天才青年数学家阿贝尔和伽罗瓦的论文开创性手稿,大约半个世纪后群论才问世。
1857年5月23日,柯西在巴黎去世。他最后一句名言,“人总会死,但成就永存。”敲了一代又一代学生的心很久。
柯西在纯数学和应用数学方面的功力相当深厚。在数学写作方面,他被认为在数量上仅次于欧拉。他一生写了789篇论文,出了几本书,有些是经典之作,但并不是所有的创作都是高质量的,因此被批评为多产、莽撞,与数学王子相悖。据说《法国科学院学报》创办的时候,因为柯西的作品太多,科学院要出很多印刷费用,超出了科学院的预算。所以后来科学院规定最长的论文只能有四页,于是柯西更长的论文只好提交到其他地方。
柯西年轻的时候,他的父亲经常带他去法国参议院的办公室,在那里指导他学习,所以他有机会见到两位伟大的数学家,拉普拉斯参议员和拉格朗日参议员。他们非常欣赏他的才华;拉格朗日认为自己将来会成为一名伟大的数学家,却劝父亲在学好文科之前不要学习数学。
角色的生活
1811和1812年
柯西在1802进入中学。在中学时,他在拉丁语和希腊语中取得了优异的成绩,并赢得了许多比赛。数学成绩也受到老师的高度赞扬。1805考入某综合工科学校,主要学习数学和力学。1807考入大桥公路学校,1810以优异成绩毕业,赴瑟堡参加海港建设工程。
柯西带着拉格朗日的解析函数论和拉普拉斯的天体力学去了瑟堡,后来收到了一些从巴黎寄来的或者在当地借来的数学书。在业余时间,他仔细研究数学各个分支的书籍,从数论到天文学。根据拉格朗日的建议,他研究了多面体,并于1811和1812向科学院提交了两篇论文。主要成果如下:
(1)证明了凸正多面体只有5个(面数分别为4,6,8,12,20)和星形正多面体只有4个(面数为12,面数为20)。
(2)得到并推广了关于多面体顶点数、面数和棱数的欧拉关系的另一种证明。
(3)证明了有固定面的多面体一定是固定的,由此可以导出欧几里得的一个从未被证明过的定理。
这两篇论文在数学界产生了很大的影响。柯西在瑟堡工作病倒,于1812回到巴黎父母家中。
1813年
柯西于1813被任命为巴黎运河工程工程师。在巴黎当工程师休息和工作期间,他继续致力于研究数学和参加学术活动。他在此期间的主要贡献是:
(1)研究过替代理论,发表过历史上替代理论和群论的基础论文。
(2)证明费马关于多边形数的猜想,即任何正整数都是角数之和。这个推测当时已经提出一百多年了,经过很多数学家的研究也没有解决。以上两项研究始于柯西在瑟堡的时候。
(3)用复变函数的积分计算实积分是复变函数论中柯西积分定理的起点。
(4)研究了液体表面波的传播,得到了流体力学中的一些经典结果,获得了1815年法国科学院数学奖。
上述杰出成果的发表给柯西带来了很高的声誉,他成为了当时国际著名的青年数学家。
1815-1821
法国拿破仑失败,波旁王朝复辟,路易十八成为法国国王。柯西于1816被聘为法国科学院院士、综合工程学院教授。1821年被任命为巴黎大学力学教授,也在法兰西学院任教。他在此期间的主要贡献是:
(1)在综合工科学校讲授分析课程,建立微积分基本极限理论,阐述极限理论。在此之前,微积分和级数的概念比较模糊。由于柯西的演讲与传统方式不同,当时学校的师生对他提出了许多批评。
这一时期出版的柯西著作有《代数分析教程》、《无穷小分析教程大纲》和《微积分在几何中的应用教程》。这些著作奠定了微积分的基础,促进了数学的发展,成为数学课程的典范。
(2)柯西在巴黎大学任力学教授后再次研究连续介质力学。在65438到0822的一篇论文中,他建立了弹性理论的基础。
(3)继续研究复平面上积分和留数的计算,应用相关结果研究数学物理中的偏微分方程。
他的大量论文发表在《法国科学院学报》和他自己的期刊《数学习题》上。
1830之后
1830年,法国爆发了推翻波旁王朝的革命。法国国王查理仓皇出逃,奥尔良公爵路易·菲力浦继任。当时规定他在法国担任公职时必须宣誓效忠新国王。因为柯西属于支持波旁王朝的正统派,所以拒绝宣誓效忠,自己离开了法国。先去了瑞士,后于1832-1833在意大利都灵大学担任数学物理教授,并参与当地科学院的学术活动。当时他研究了复变函数的级数展开和微分方程(强级数法),并为此做出了重要贡献。
从1833到1838,柯西先在布拉格工作,后在高尔兹担任波旁皇储和波尔多公爵的老师,最后被授予男爵爵位。在此期间,他的研究工作较少。
柯西在1838回到巴黎。因为他没有宣誓效忠法国国王,所以只能参加科学院的学术活动,不能从事教学工作。他在法国科学院的报告《以及他自己的周期性分析和数学物理习题》中发表了大量关于复变函数、天体力学、弹性力学等方面的重要论文。
1848年,法国又爆发了一次革命。路易·菲力浦倒台,共和国重新建立,公职人员效忠法国国王的宣誓被废除。柯西于1848年成为巴黎大学的数学天文学教授,并恢复了他在18年中断的法国高等学府的教学工作。
1852年,拿破仑第三次发动政变,法国由共和制变为帝国制,恢复公职人员宣誓效忠新政权。柯西立即从巴黎大学辞职。后来,拿破仑第三次特许免除他和物理学家阿拉戈的忠诚誓言。于是柯西得以继续他的教学工作,直到1857年在巴黎郊区去世。柯西继续参加学术活动,发表科学论文,直到去世。
1857年5月23日猝死,享年68岁。他死于发烧。临死前,他还在和巴黎大主教谈话。他说的最后一句话是:
“人总会死,但成就永存。”
个人轶事
绰号
柯西学生时代有个外号叫“苦瓜”,因为他平时沉默寡言,像个苦瓜。如果他说了什么,那也是非常简短和令人困惑的。和这样的人交流是非常痛苦的。柯西身边没有朋友,只有一群嫉妒他聪明的人。当时法国流行社会哲学,但柯西下班后经常看书,不过是拉格朗日的数学书(1736-1813)和灵修书《模仿基督》,这为他赢得了另一个绰号“脑裂的人”,意思是神经病。
柯西的母亲听到了谣言,写信问他真相。柯西回信说:“如果基督徒会成为精神病人,疯人院里就会挤满了哲学家。亲爱的妈妈,您的孩子就像风车上的元叶。数学和信仰是他的翅膀。风一吹,风车就会均衡旋转,产生助人为乐的动力。』
1816年,柯西回到巴黎,成为母校的数学教授。柯西写道:“我像一条找到自己河流的鲑鱼一样兴奋。不久他结婚了,幸福的婚姻生活帮助他与他人交流。
著名的
数学大师伯努利曾说过,“只有数学才能探索无限,无限是上帝的属性之一”。物理、化学、生物都是有限的学科,“无限”可以代表永远无法测量的极限。无限的概念让哲学家疯狂,让神学家叹息,让很多人深感恐惧。另一方面,柯西应用无穷来定义一个更精确的数学意义。他把数学的微分看作是“无限小时的变化”,把积分表示为“无限个无穷小的和”。柯西用无穷重新定义了微积分,至今仍是每一本微积分教材的开头。
1821年,柯西的名声远播。远至柏林、马德里、圣彼得堡的学生来到他的教室听课。他还发表了一个非常著名的“特征值”理论,写道:“在纯数学领域,似乎没有实际的物理现象可以证明它,自然界也没有什么可以解释它,但它是数学家从远处就能看到的一片乐土。理论数学家不是发现者,而是应许之地的报告者。
晚年
四十岁之后,柯西不愿意效忠新政府。他认为学术应该不受政治影响。他放弃了工作和祖国,带着妻子去了瑞士和意大利教书。他受到了世界各地大学的欢迎。但他写道:“数学的刺激在于身体长时间承受不了负荷,很累!柯西四十岁后,下课后就不做研究了。
他的健康逐渐衰弱。1838年,他回到巴黎大学任教,但因为政治忠诚问题再次离开。因为他的坚持,1848年法国大学教授的学术自由是建立在个人良心基础上的,不在政治限制之内。此后,世界各地的大学都遵循这一制度,大学成为学术自由的场所。
帕丽斯·桂芝
据说柯西年轻时向《巴黎科学院学报》投稿,使得印刷厂为了印刷这些论文,抢购巴黎所有纸店的库存,使得市场纸张短缺,纸张价格大增,印刷厂成本增加。于是科学院通过决议,以后发表的每篇论文不能超过4页。柯西的很多长论文不允许在中国发表,只能在其他国家发表。
个人实现
柯西是著名的多产数学家。他的全集从1882到1974出版,最后一卷出版,共28卷。他的主要贡献如下:
简单复变函数
柯西最重要和最有创造性的工作是关于简单复变函数的理论。18世纪的数学家采用了具有虚上下界的定积分。但是没有明确的定义。柯西首先阐明了相关概念,并利用这类积分研究了定积分的计算、级数与无穷乘积的展开、微分方程的解用含参变量积分表示等各种问题。
分析基础
柯西在综合工科学校的分析课程和相关教材对数学产生了很大的影响。自从牛顿和莱布尼茨发明微积分(简称无穷小分析)以来,这门学科的理论基础是模糊的。为了进一步发展,我们必须建立严格的理论。柯西首先成功地建立了极限理论。
极限理论的作用
设函数f(x)在点X .在的向心邻域有一个定义,如果有一个常数A,对任意给定的正数ε(不管它有多小)总有一个正数δ,使得当X满足不等式0|f(x)-A|时,则常数A称为函数f(x)当X→ X .时限。
“严格来说,没有所谓的数学证明。到最后,我们除了点什么都不会做;它证明了这就是我和利托伍德称之为上帝吹的那一套东西。是打动人心的修辞,是课堂上黑板上足够的图片,是激发学生想象力的方法。“——哈代。
数学如此重要,在中国有着和中国文学一样的地位。原因是数学本身就是一种语言,是一种具有普遍性的世界语言。因此,严格区分数学概念的词类是非常必要的,这不仅是数学本身的要求,也是语言科学的要求。
说到语言和词性,了解一些汉语的基础知识是很有必要的。
1.名词:表示人或事物、地点、位置等名称的词。
2.动词:表示动作、发展变化、心理活动等的词语。
微积分从诞生的第一天起就没有离开过矛盾和反驳。比如贝克勒反驳(无穷小反驳),芝诺悖论等。如果,通过这些论证,我们可以发现,他们其实只是在变相的讨论最终的形式!就像莱布尼茨关心粒子的最终命运一样。有人说柯西-威尔斯特拉斯对极限的定义有“极限回避”现象。这种说法是片面的,不客观的,但还是指出了一些问题(应该说是最终形式避免)。柯西-维尔斯特拉斯对极限的定义在被翻译到中国的时候是非常经典的。柯西-维尔斯特拉斯对极限的定义不仅定义了极限,而且描绘了一种运动现象——向极限逼近的运动(最终形式)。最后画龙点睛,把最终形态称为A(如果存在,不清楚怎么来的)极限。
从语法上分析,这种说法实质上是给了“最终形式”一个标题(名称)——限制。所以在柯西-威尔斯特拉斯对极限的定义中,极限是名词,不是动词。
因此,接近极限的运动称为极限现象。很多人理解柯西-威尔斯特拉斯对极限的定义,混淆极限现象和极限,笼统地把“极限现象”和“极限”叫做极限。
关于最终形式的学习,我曾经在《微积分4》的秘密报告中简单讲过。由于函数极限的现代定义没有解释最终形式(避免)!那么,函数的极限定义要讲什么故事呢?相关的数学证明证明是什么?
其实是在说一件事:有极限(最终形态)就一定有极限现象;反之,有极限现象,必有极限!简单来说就是极限现象是极限(最终形式)的充要条件。所以,要证明极限的存在(不用研究它是怎么来的),就足以证明极限现象的存在,这确实有投机取巧的嫌疑!
正因为如此,极限的现代定义不能告诉你极限从何而来,只能告诉你极限是存在的(并且是可以证明的)。极限现象本质上是一种运动现象。描述运动现象的理想工具是什么——函数?所以,在函数(专业)极限的现代定义中,有些函数有味道(一一对应,总有ε和δ对应)也就不足为奇了。
有些人也挺离谱的,说极限是个动词。原因是极限的本质是:“一个可变的量无限接近一个固定的量。”这是极端现象的本质,不是极端。
然而,要描述极限现象。一定要有柯西-威尔斯特拉斯模型吗?当然不是,模型是可以改变的,初等微积分已经改变了这个模型。简化了一些复杂的数学证明,如极限的唯一性、函数的单调性等。
在柯西的著作中,没有共同的语言,他的陈述似乎不准确,有时会导致错误,例如由于没有建立一致连续和一致收敛的概念而产生的错误。但是关于微积分的原理,他的概念主要是正确的,其清晰程度是前所未有的。比如他对连续函数及其积分的定义就是准确的。他首先精确地证明了泰勒公式,他给出了级数敛散性的定义和一些判别方法。
常微分方程
柯西对分析最深刻的贡献是在常微分方程领域。他首先证明了方程解的存在唯一性。在他之前没有人问过这样的问题。一般来说,柯西的三种主要方法,即柯西-李普什茨法、逐步逼近法和强级数法,过去都是用来近似计算和估计解的。柯西最大的贡献就是看到,通过计算强级数,可以证明逼近步骤收敛,其极限就是方程的解。
弹性的数学理论
柯西是力学中弹性数学理论的创始人。他在1823《弹性体与流体(弹性或非弹性)的平衡与运动的研究》一文中,提出了(各向同性)弹性体平衡与运动的一般方程(后来他把这个方程推广到各向异性的情况),给出了应力和应变的严格定义,提出它们可以分别用六个分量表示。本文对流体运动方程也是有意义的,它晚于C.-L.-M.-H .纳维尔在1821中得到的结果,但它采用了连续介质模型,结果比纳维尔得到的结果更一般。他在1828中提出的流体方程,只比纳维尔-斯托克斯方程(1848)少了一个静压项。
其他的
虽然柯西主要研究分析,但他在数学的各个领域都做出了贡献。至于其他运用数学的学科,他在天文学和光学方面的成就是次要的,但他是数学弹性理论的创始人之一。除上述之外,他在数学方面的其他贡献如下:
1.解析:一阶偏微分方程理论中行进特征线的基本概念;实现傅里叶变换在解微分方程等方面的功能。
2.几何学:创立了积分几何学,得到了用平面直线上的一些正交投影表示平面凸曲线长度的公式。
3.代数:首先证明阶数超过的矩阵有特征值;首先,明确提出了置换群的概念,得到了群论中一些非常规的结果。独立发现所谓的“代数本质”,即格拉斯曼的外代数原理。