笛卡尔与解析几何的创立_马英典
阅读与思考笛卡儿与解析几何
这期间有几次经历对他产生了重大的影响。 •认识了著名学者伊萨克·皮克曼,开始对 数学产生了浓厚的兴趣,与皮克曼的交往, 使笛卡尔对自己的数学和科学能力有了较 充分的认识,他开始认真探寻是否存在一 种类似于数学的、具有普遍使用性的方法, 以期获取真正的知识。 • 1628年笛卡尔移居荷兰,在荷兰长 达20多年的时间里,笛卡尔对哲学、数学、 天文学、物理学、化学和生理学等领域进 行了深入的研究,并通过数学家梅森神父 与欧洲主要学者保持密切联系。他的主要 著作几乎都是在荷兰完成的。
轶事:蜘蛛织网和平面直角坐标系的创立
据说有一天,笛卡尔生病卧床,病情很重,但他还在反复 思考一个问题:几何图形是直观的,而代数方程是比较抽象的, 能不能把几何图形和代数方程结合起来呢?他苦苦思索,拼命 琢磨,通过什么样的方法,才能把“点”和“数”联系起来。 突然,他看见屋顶角上的一只蜘蛛,拉着丝垂了下来。一会儿, 蜘蛛又顺这丝爬上去,在上边左右拉丝。蜘蛛的“表演”使笛 卡尔的思路豁然开朗。他想,可以把蜘蛛看作一个点,屋子里 相邻的两面墙与地面交出了三条线,如果把地面上的墙角作为 起点,把交出来的三条线作为三根数轴,那么空间中任意一点 的位置就可以在这三根数轴上找到有顺序的三个数。反过来, 任意给一组三个有顺序的数也可以在空间中找到一点P与之对应, 同样道理,用一组数(X,Y)可以表示平面上的一个点,平面 上的一个点也可以用一组两个有顺序的数来表示,这就是坐标 系的雏形。
•《论世界》,书中总结了他在哲学、数学和 •综合性著作 •许多自然科学问题上的一些看法。
•物理学
解析几何与数学史
十六世纪以后,由于生产和科学技术的发展,天文、力学、航海等方面都对几何学提出了新的需要。
比如,德国天文学家开普勒发现行星是绕着太阳沿着椭圆轨道运行的,太阳处在这个椭圆的一个焦点上;意大利科学家伽利略发现投掷物体是沿着抛物线运动的。
这些发现都涉及到圆锥曲线,要研究这些比较复杂的曲线,原先的一套方法显然已经不适应了,这就导致了解析几何的出现。
解析几何的创始人有两个,他们出生于同一个时代,而且都是法国人,一个是Descartes Rene du Perron(笛卡尔),另一个是Fermat (费马)。
笛卡尔比费马大五岁。
他们两个人的性格上有很大的区别,费马比较低调、谦和;笛卡尔比较高傲、自我。
费马生于1601年,接下来在数学的很多门课中都会看到它的名字,1995年Endrew Wiles证明了费马的猜想,也就是现在的费马大定理,而获得Fields特别奖。
(顺便介绍一下Fields奖,还有其他的数学奖项)费马是从不定方程解的作图角度展开解析几何工作的,并搞出了解析几何的理论方法。
他在笛卡尔的《几何学》之前就撰写了解析几何的小文章,但是他比较低调,对自己的文章无意发表,1679年他去世后,才从他与朋友交流的信件中整理出来,公开发表。
他主要工作是建立了斜坐标系,但是,只用到了正坐标,因此在表示曲线的时候,其实是丢掉了曲线的一部分。
笛卡尔生于1596年,是第一个杰出的哲学家,近代生物学的奠基人,第一流的物理学家,只是偶然的成为了一个数学家。
他生于一个富有的律师家庭,但从小身体就不好,一直被允许在床上读书,也因此名字中有Rene一词,是重生的意思。
他大学的时候学的是法学专业,毕业后子承父业,做了律师。
1637年笛卡尔发表了著作《方法论》,书后有三篇附录《折光学》、《流星学》和《几何学》,当时几何学的意思就是数学。
《几何学》分三卷,第一卷是尺规作图,第二卷曲线的性质,第三卷立体和超立体的作图。
但实质上,是探讨的代数问题,也就是方程的根的性质。
笛卡儿和费尔玛创立解析几何
笛卡儿和费尔玛创立解析几何解析几何的创立,主要归功于法国的笛卡儿和费尔玛.若内·笛卡儿(Rene Descartes,1596~1650),通常把他看成是近代哲学的开创者.他的哲学著作焕发着一股从柏拉图到当时的任何哲学名家的作品中全找不到的清新气息.笛卡儿虽然是近代数学的开创者之一,但是确切地说,他在数学和自然科学上的成就,只是他哲学成果在科学上的表现.1596年3月21日,笛卡儿出生于法国图朗的拉艾,二岁丧母,深受父亲溺爱.父亲是布列塔尼地方议会的议员,握有一份还相当可观的地产.笛卡儿8岁那年(1604)被送到法国当时最好的学校“拉夫赖士的耶稣会学校”接受教育.八年中这个学校给他打下的数学根底,比当时在大多数大学里能够获得的根底似乎还强得多.1612—1616年笛卡儿遵父命去普瓦捷大学学习法律.因为感到巴黎的社会生活气氛十分繁嚣,于是退避到郊区圣日耳曼的一个隐僻处所,在那里研究几何学.然而朋友们还是刺探出了他的踪迹.他为了确保更充分的安静,便到荷兰投了军(1617).由于那时候荷兰正太平无事,他似乎享受了两年不受干扰的沉思.然而, 30年战争(1618~1648年欧洲以德意志为主要战场的战争)一起,他又加入了巴伐利亚军(1619).就在1619年到 1620年之间的冬天,他呆在巴伐利亚一间现在很有名的“火炉子”一般的房间里,整天潜思.据他自己述说,当他出来的时候,已经悟出了自己赋有的特殊使命,他的哲学也已经半成,笛卡儿是一个懦弱胆小、奉行教会仪式的天主教徒.1632年他完成了重要论文《宇宙论》(Le Monde),但不敢发表,因为里面有两个异端学说:地球自转和宇宙无限.1637年他发表了《屈光、流星和几何学》,而他最有名的《方法谈》(Discours de La Method)就是这部选集的哲学导言.1641年笛卡儿发表了他的哲学杰作《第一哲学沉思集》,三年后出版巨著《哲学原理》,全面地阐述了他的形而上学和科学理论.笛卡儿在荷兰一住就是20年.由于法国驻斯德哥尔摩大使沙尼雨的介绍,他和瑞典克丽斯蒂娜女王有了书信往还,克丽斯蒂娜美丽、热情而博学.然而和大部分君主一样,以为自己既然是君主就有权浪费伟人的时间.女王请求笛卡儿亲临她的宫廷;派了一艘军舰去迎接(1649年9月).女王想每天听笛卡儿讲课,但是除在早晨5点钟以外又腾不出其他时间.斯堪的纳维亚冬日的晨寒对不习惯起早、体质孱弱的笛卡儿实在是一种灾难.那时,沙尼雨又害了重病,笛卡尔又得去照料.大使健康复原,笛卡儿却病倒了,从此一病不起.1650年2月,这位哲学巨人终于长辞人世.笛卡儿对几何学的伟大贡献是发明坐标几何,固然还不完全是最后形式的坐标几何.他在《几何学》(中译本,袁向东译,商务印书馆,1992)中说:“在分析问题中,若认为该问题可解时,首先把要求出的线段与所求的未知量,用名称表出.然后,弄清已知和未知线段的关系,按照正确的逻辑顺序,用两种方法来表示同一量,并建立相等的关系,把最后得到的式子叫做方程式.”显然,笛卡儿几何是以“解析”作为基本的方法的,即把对图形的研究转化为对方程式的研究,这充分显示了笛卡儿的卓越睿智,确是几何学研究中的一次大革命.在上述思想指导下,他做了如下工作:(1)引入“坐标”观念根据笛卡儿的思想,当满足方程式的变数(x,y)变化的时候,坐标(x,y)的点画出的是曲线,从而,希腊人认为“线是点的集合”,笛卡儿却认为“线是点运动的结果”.由此,笛卡儿关于“线”的定义与希腊人的显著区别在于“动”与“静”.这种思维方法给牛顿等大数学家以莫大影响.(2)利用“坐标法”提出曲线表示成方程的思想考虑二元方程F(x,y)=0的性质,满足这方程x,y的值无穷多,x变化时y也跟着变,x、y不同数值所确定的平面上许多不同的点,便构成了一条曲线.这样一个方程就可以通过几何上的直观来采用合适的方法去处理.以后笛卡儿又进一步提出了用方程表示曲线的思想,即用代数的方法研究曲线的性质.笛卡儿创立了坐标几何,但并没有引入现今通用xoy直角坐标系.他只是在一条长为x的线段AB的端点B处,垂直地画一条长为y的线段CB,表示x与y 的对应.在17世纪的数学史上,另一位杰出的数学家是费尔玛(Pierre Fermat,1601~1665).费尔玛,1601年8月20日出生于法国的图卢兹附近的一个皮革商家庭,大学时专修法律,毕业后当了律师,曾经任图卢兹议会顾问三十余年.费尔玛在30岁后才从事数学研究,由于他博闻饱学,精通数种文字,掌握多门自然科学知识,又结交了笛卡儿、梅森、惠更斯等著名学者,经常书信往来,讨论数学问题,因此他的成就诸多.可惜生前较少发表论著;多数成果留在手稿、通信或书页空白处,死后才由儿子整理汇集成书,在图卢兹出版,才被后世誉为“业余数学之王”.费尔玛也是解析几何的一位创立者.从他与帕斯卡以及罗伯瓦尔的通信中可知,早在笛卡儿的《几何学》发表以前,费尔玛已经提出了研究曲线问题的一般方法,他从希腊几何学的成就出发,用他所提出的一般方法,对阿波罗尼关于轨迹的某些失传的证明作出补充.1630年他把这一工作写成《平面与立体轨迹引论》的小册子.可惜它被拖延到了1679年才出版,那时费尔玛已经死了14年.费尔玛通过与帕斯卡的通信讨论赌金分配问题,得出正确解答,与帕斯卡、惠更斯一起被誉为概率论的创始人.17世纪的数论几乎是费尔玛的天下,证明和提出许多命题,如形如4n+1的素数均能唯一地表示为两个平方数之和;如果P是素数,a是正整数,则 P│(a p-a)(费尔玛小定理)等.著名的费尔玛大定理是指方程x n+y n=z n(n>2)没有正整数解.费尔玛在页边写道:“我发现了这定理的一个极妙的证法,但页边太窄,写不下”.但是,这一极妙的证法显然有误.此后的三百余年,无数数学家为之奋斗,始终是一悬案.1993年6月,在美国普林斯顿工作的数学家 A·怀尔斯(Wiles)和英国数学家R·泰勒(Taylor)宣布已证明了费马的猜想.但证明中有些地方不妥,经过改进之后,在1994年获得世界公认.。
小学数学文化之解析几何的产生-2019年精选教育文档
小学数学文化之解析几何的产生为帮助小朋友们了解有趣的数学故事,查字典数学网为大家提供了解析几何的产生,希望同学们多多积累,不断进步!十六世纪以后,由于生产和科学技术的发展,天文、力学、航海等方面都对几何学提出了新的需要。
比如,德国天文学家开普勒发现行星是绕着太阳沿着椭圆轨道运行的,太阳处在这个椭圆的一个焦点上;意大利科学家伽利略发现投掷物体试验着抛物线运动的。
这些发现都涉及到圆锥曲线,要研究这些比较复杂的曲线,原先的一套方法显然已经不适应了,这就导致了解析几何的出现。
1637年,法国的哲学家和数学家笛卡尔发表了他的著作《方法论》,这本书的后面有三篇附录,一篇叫《折光学》,一篇叫《流星学》,一篇叫《几何学》。
当时的这个几何学实际上指的是数学,就像我国古代算术和数学是一个意思一样。
笛卡尔的《几何学》共分三卷,第一卷讨论尺规作图;第二卷是曲线的性质;第三卷是立体和超立体的作图,但他实际是代数问题,探讨方程的根的性质。
后世的数学家和数学史学家都把笛卡尔的《几何学》作为解析几何的起点。
从笛卡尔的《几何学》中可以看出,笛卡尔的中心思想是建立起一种普遍的数学,把算术、代数、几何统一起来。
他设想,把任何数学问题化为一个代数问题,在把任何代数问题归结到去解一个方程式。
为了实现上述的设想,笛卡尔茨从天文和地理的经纬制度出发,指出平面上的点和实数对(x,y)的对应关系。
x,y的不同数值可以确定平面上许多不同的点,这样就可以用代数的方法研究曲线的性质。
这就是解析几何的基本思想。
具体地说,平面解析几何的基本思想有两个要点:第一,在平面建立坐标系,一点的坐标与一组有序的实数对相对应;第二,在平面上建立了坐标系后,平面上的一条曲线就可由带两个变数的一个代数方程来表示了。
从这里可以看到,运用坐标法不仅可以把几何问题通过代数的方法解决,而且还把变量、函数以及数和形等重要概念密切联系了起来。
解析几何的产生并不是偶然的。
在笛卡尔写《几何学》以前,就有许多学者研究过用两条相交直线作为一种坐标系;也有人在研究天文、地理的时候,提出了一点位置可由两个坐标(经度和纬度)来确定。
笛卡尔与解析几何的创立
笛卡尔与解析几何的创立作者:马英典来源:《科技资讯》2012年第36期摘要:笛卡尔引入了坐标的观念,将几何坐标公式化,为解析几何的创立做出了奠基性的贡献。
解析几何的创立使代数、几何实现了完美的统一,不仅促进了几何的研究和代数的独立发展,而且推进了科学的进步。
关键词:笛卡尔解析几何坐标中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)12(c)-0165-01勒内·笛卡尔(Rene Descartes,1596年至1650年)法国哲学家、科学家和数学家。
笛卡尔是西方现代哲学思想的奠基者,其哲学思想深深影响了之后的几代欧洲人。
但是,可能许多人不太了解他对现代数学做出的重要贡献,笛卡尔因将几何坐标体系公式化而被认为是解析几何的创立者。
笛卡尔,1596年3月31日生于法国土伦的拉哈耶。
父亲是一位律师,笛卡尔20岁毕业于普瓦界大学,去巴黎当了律师。
在巴黎,他认识了米道奇(Mydarge)和梅森(Merrsnne),花了一年时间与他们一起研究数学。
笛卡尔为了追赶当时的时髦(有志之士不是献身宗教,就是献身军事)而去从军,遍历欧洲。
1617年服役期间,在荷兰布莱达遇到一张数学难题招贴,由于看不懂上面的佛来米语,一位中年人热心地给他作了翻译,第二天他把解答交给了那位中年人,引起了中年人的极大惊讶,原来这个中年人是荷兰著名的数学教授别克曼(Isaac Beeckeman,1588年至1673年,荷兰),这次偶然的机会使笛卡尔对自己的数学才华加深了信心,从此在别克曼教授的指导下学习数学,1628年他移居荷兰,在较为安静自由的学术环境中生活了二十年,写成了许多世界名著。
其主要著作有《思想的指导法则》《世界体系》等。
1637年,笛卡尔出版了他的《更好地指导推理和寻求科学真理的方法论》一书,书后三个附录之一的《几何学》,阐述了坐标几何即今解析几何的内容,它体现出一种“数”“形”结合的新思想,引起了数学的变革,成为变量数学的起点。
解析几何创立的历史背景
解析几何创立的历史背景作者:李青柏来源:《数学大世界·上旬刊》2019年第03期【摘要】解析几何又名坐标几何,是几何学的一个分支,其基本思想是用代数的方法来研究几何问题,它的基本方法是坐标法,即通过坐标把几何问题表示成代数形式,然后通过代数方程来表示它和研究曲线(变换一求解一反演)。
【关键词】解析几何;坐标几何;代数;笛卡尔;费马解析几何又名坐标几何,是几何学的一个分支,其基本思想是用代数的方法来研究几何问题,它的基本方法是坐标法。
本文对解析几何产生前的几何学,几何学创立的内、外部动力以及创立的过程作简单的综述,为读者理清其发展的逻辑关系。
一、解析几何产生前的几何学解析几何产生前的几何学以欧几里得的平面几何和立体几何、阿波罗尼奥斯的圆锥曲线为主。
公元前300年,希腊先后出现“欧几里得,阿基米德、阿波罗尼奥斯”三大数学家,标志着古典希腊数学的巅峰。
欧几里得(公元前330~275年)是论证几何学的集大成者,写了很多数学、天文学、光学、音乐方面的著作,其中最重要的莫过于《几何原本》。
采用了公理法对当时的数学知识作了系统化、理论化的总结。
构成了历史上第一个数学公理体系。
阿基米德(公元前287~212年)可以说是一位偏重应用的数学家,他用“平衡法”解决了一系列几何图形的面积、体积的计算问题。
他把希腊几何学几乎提到西方17世纪后才得以超越的高峰,他对穷竭法的应用代表了古代用有限方法处理无限问题的最高水准。
阿波罗尼奥斯(约公元前262~190年)通过平面去截一个对顶的圆锥得到椭圆、双曲线、抛物线,并正式命名为圆锥曲线。
圆锥曲线论是希腊演绎几何的最高成就,他用纯几何的手段达到了今天解折几何的主要结论。
但是这种纯几何的演绎形式使其晦涩难懂,也使其后千年间的几何学裹足不前。
以上几何学的特点:静态几何,既不把曲线看成是有一种动点的轨迹,也没有给它以一般表示方法。
二、变量数学的需求使原有几何学出现解决问题乏力的状态近代数学本质上可以说是变量数学(12~16世纪)。
费马和笛卡尔创立解析几何的方法
费马和笛卡尔创立解析几何的方法费马和笛卡尔是两位伟大的数学家,他们利用融合几何学技术和数学知识来创建几何学的解析学派,也就是现在所谓的解析几何学。
费马是一位著名的数学家,他曾使用狭义的代数和几何学知识来为真正系统地探索几何学提供基础,在17世纪,他发表了著名的《费马小定理》,而笛卡尔则以他在几何方面的贡献而闻名。
笛卡尔创立了代数几何学,他创建的数学理论成为现代解析几何的基础,并为数学家们提供了一种有效的方法来研究几何形状。
本文将详细阐述费马和笛卡尔创立解析几何的方法。
第一部分:费马的几何概念费马的几何学思想可以追溯到古希腊,他开创了几何学的数学领域。
他将数学与几何学紧密结合,他把几何学变成一门精确的数学科学,而不再只是解决几何问题的方法。
他认为,几何学的根本假设是不可矛盾的,因此可以使用数学和逻辑去推理求解几何学问题。
他的理论基础就是我们现在所熟悉的小费马定理,它被认为是历史上最重要的数学定理之一。
第二部分:笛卡尔的解析几何学笛卡尔也是一位著名的数学家,他使用费马的几何概念来创立了解析几何学。
笛卡尔创建的数学理论成为解析几何学的基础,它使用代数来描述几何形状,并为数学家们提供了一种精确的方法来研究几何形状。
笛卡尔最著名的数学成果是他的几何原理,他的几何原理表明,任何一个几何图形的性质都可以用一系列逻辑推理来表达出来,这些推理看似简单,但实际上却极具深度。
第三部分:费马和笛卡尔创立解析几何的方法费马和笛卡尔共同创立了解析几何学,它是一种将几何学和数学紧密结合的学科,它使用数学方法来描述几何形状,从而解决几何问题。
费马首先提出将数学与几何学结合起来解决数学问题的概念,他把几何学变成一门精确的数学科学,这一思想为笛卡尔创建解析几何学把手。
笛卡尔利用费马的理论基础,结合几何学和数学的知识,提出了一套有效的方法,用来研究几何形状,并用它来解决几何学问题。
笛卡尔还创立几何原理,该原理表明,任何一个几何图形的性质都可以用一系列逻辑推理来表达出来,这一原理也是解析几何学的核心概念之一。
笛卡尔与解析几何的创立
笛卡尔与解析几何的创立(201076000208 侯元军 10级教育技术学(1)班)【摘要】1 7世纪数学的最大成就是创立了解析几何和微积分学 ,为变量数学即近代数学大厦的形成和发展提供了坚实基础。
哲学家兼数学家笛卡尔是解析几何学的主要创立者之一。
本文通过简要论述和概括解析几何之父——笛卡尔的生平、笛卡尔解析几何思想的成因以及解析几何的建立及其影响,以此来呈现伟大的数学家笛卡尔的光辉人生和解析几何的创立的背景及意义。
【关键字】笛卡尔解析几何变量数学代数几何十六世纪以后,由于生产和科学技术的发展,天文、力学、航海等方面都对几何学提出了新的需要。
比如,德国天文学家开普勒发现行星是绕着太阳沿着椭圆轨道运行的,太阳处在这个椭圆的一个焦点上;意大利科学家伽利略发现投掷物体试验着抛物线运动的。
这些发现都涉及到圆锥曲线,要研究这些比较复杂的曲线,原先欧式几何的那套方法显然已经不适应了,这就导致了解析几何的出现。
一、认识解析几何之父(一)生平简介笛卡尔是法国伟大的数学家、哲学家和物理学家。
1596年5月31日他出生在法国都兰的贵族家庭,自幼丧母,体弱多病,8岁入拉弗来什公学读书。
教师考虑到他的特殊情况,允许他每天早上晚起多睡。
但笛卡尔利用这段时间进行晨读,并养成善于思考的习惯。
传说笛卡尔是躺在床上观察虫子在天花板上爬行的位置,激发了灵感,使他产生了坐标的概念。
笛卡尔博览群书,曾自述:“别人学的,我都学了。
我并不以此为满足,那些认为最奇怪,最不寻常的有关各种科学的书,凡是我能搞到的,我都要把它们读完。
”他有好的思考习惯,每当读书时,总是把书拿来先弄清作者的主要意图,随之读完开头的部分就细细品味,并力求得出下面的结论。
1612年他入普瓦界大学攻读法学,四年后获博士学位,后去巴黎当律师。
1618年参军,部队到荷兰南部的小城布勒达时,一次巧遇街头小报上在征解数学难题,笛卡尔成功的应解,这使他对数学发生兴趣,并坚定他终身研究数学的决心。
解析几何的发展史
总的来说,解析几何运用坐标法可以解决两类基本问题:一类是满足给定条件点的轨迹,通过坐标系建立它的方程;另一类是通过方程的讨论,研究方程所表示的曲线性质。
运用坐标法解决问题的步骤是:首先在平面上建立坐标系,把已知点的轨迹的几何条件“翻译”成代数方程;然后运用代数工具对方程进行研究;最后把代数方程的性质用几何语言叙述,从而得到原先几何问题的答案。
坐标系将几何对象和数、几何关系和函数之间建立了密切的联系,这样就可以对空间形式的研究归结成比较成熟也容易驾驭的数量关系的研究了。用这种方法研究几何学,通常就叫做解析法。这种解析法不但对于解析几何是重要的,就是对于几何学的各个分支的研究也是十分重要的。
解析几何的创立,引入了一系列新的数学概念,特别是将变量引入数学,使数学进入了一个新的发展时期,这就是变量数学的时期。解析几何在数学发展中起了推动作用。恩格斯对此曾经作过评价“数学中的转折点是笛卡尔的变数,有了变书,运动进入了数学;有了变数,辩证法进入了数学;有了变数,微分和积分也就立刻成为必要的了,……”
坐标法的思想促使人们运用各种代数的方法解决几何问题。先前被看作几何学中的难题,一旦运用代数方法后就变得平淡无奇了。坐标法对近代数学的机械化证明也提供了有力的工具。
回答者:nanzong-举人四级 2-22 16:23
解析几何是数学中最基本的学科之一,也是科学技术中最基本的数学工具之一。
解析几何的创立
解析几何的诞生近代数学本质上可以说成是变量数学。
文艺复兴以来资本主义生产力的兴起,对科学技术提出了全新的要求,机械的普遍使用引起了对机械运动的研究;世界贸易的高涨促使航海事业的空前发达,而测定船舶位置问题要求准确地研究天体运行的规律;武器的改进刺激了弹道问题的探讨,等等;总之,到了十六世纪,对运动与变化的研究已变成自然科学的中心问题,这就迫切地需要一种新的数学工具,从而导致了变量数学亦即近代数学的诞生。
变量数学的第一个里程碑是解析几何的诞生。
解析几何的基本思想是在平面上引进所谓“坐标”的概念,并借助这种左边在平面上的点和有序实数对(x , y)之间建立一一对应的关系。
每一对实数(x , y)都对应于平面上的一个点,反之,每一个点都对应于它的坐标(x , y),以这种方式可以将一个代数方程f (x , y) = 0与平面上一条曲线对应起来,于是几何问题便可归结为代数问题,并反过来通过代数问题的研究发现新的几何结果。
借助坐标来确定点的位置的思想古代曾经出现过,古希腊阿波罗尼乌斯(apollonius,约bc262~bc190)关于圆锥曲线性质的推导、阿拉伯人通过圆锥曲线交点求解三次方程的研究,都蕴涵这种思想。
解析几何最重要的前驱是法国数学家奥雷斯姆(nicole oresme, 1323~1382),他在《论形态幅度》这部著作中提出的形态幅度原理(或称图线原理),甚至已接触到直角坐标系中用曲线表示函数的图象,在这里,奥雷斯姆借用了“经度”、“纬度”这两个地理学术语来叙述他的图线,相当于纵坐标与横坐标。
不过他的图线概念是模糊的,至多是一种图表,还未形成清晰的坐标与函数图象的概念,是解析几何的酝酿阶段。
解析几何的真正发明还要归功于法国另外两位数学家笛卡儿(r.descartes , 1596~1650)与费尔马(p. de fermat, 1601~1665)。
他们工作的出发点不同,但方式都是采用代数方法来研究几何问题。
解析几何的创始人笛卡尔
解析几何的创始人——笛卡尔法国数学家、物理学家、哲学家笛卡尔(1596—1650),生前因怀疑教会信条受到迫害,长年在国外避难。
他的著作生前或被禁止出版或被烧毁,他死后多年还被列入“禁书目录”。
但在今天,法国首都巴黎安葬民族先贤的圣日耳曼圣心堂中,庄重的大理石墓碑上镌刻着“笛卡尔,欧洲文艺复兴以来,第一个为人类争取并保证理性权利的人”。
笛卡尔的著作,无论是数学、自然科学,还是哲学,都开创了这些学科的崭新时代。
《几何学》是他公开发表的唯一数学著作,虽则只有117页,但它标志着代数与几何的第一次完美结合,使形形色色的代数方程表现为不同的几何图形,许多相当难解的几何题转化为代数题后能轻而易举地找到答案. 他的主要著作都是在荷兰完成的,其中1637年出版的《方法论》一书成为哲学经典。
这本书中的3个著名附录《几何》《折光》和《气象》更奠定了笛卡儿在数学、物理和天文学中的地位。
在《几何》中,笛卡儿分析了几何学与代数学的优缺点,指出:希腊人的几何过于抽象,而且过多的依赖于图形,总是要寻求一些奇妙的想法。
代数却完全受法则和公式的控制,以致于阻碍了自由的思想和创造。
他同时看到了几何的直观与推理的优势和代数机械化运算的力量。
于是笛卡儿着手解决这个问题,并由此创立了解析几何。
所以说笛卡尔是解析几何的创始人。
笛卡尔一生作出了多方面的贡献,他在1634年写的《宇宙学》,包含当时被教会视为“异端”的观点:他提出地球自转和宇宙无限;他提的漩涡说是当时最权威的太阳起源理论;他还提出了光的本性是粒子流的假说,并认为在广袤无垠的太空中存在着极其精细的以太。
直到二三百年以后,笛卡尔的这些观点仍具有很高的研究价值。
笛卡儿不仅在哲学领域里开辟了一条新的道路,同时笛卡儿又是一勇于探索的科学家,在物理学、生理学等领域都有值得称道的创见,特别是在数学上他创立了解析几何,从而打开了近代数学的大门,在科学史上具有划时代的意义。
笛卡儿的主要数学成果集中在他的“几何学”中。
费马和笛卡尔创立解析几何的方法
费马和笛卡尔创立解析几何的方法
解析几何是一种以计算机数学为基础的数学工具,专门用于识别和分析图形物体的形状、大小、属性和反馈。
费马和笛卡尔是16世
纪末17世纪初,解析几何概念的创始人和推动者。
本文将着重介绍
他们创立解析几何的方法。
费马是16世纪末17世纪初,被公认为在数学领域做出了重要贡献的正统欧洲数学家。
他对几何学有着相当深入的了解,但他认为传统几何学并不足以表达复杂的图形几何形状。
因此,他发展了一种新的数学方法,旨在分析复杂形状的性质,这便是今天的解析几何。
费马通过将图形分解成若干几何图形,并计算几何图形的交点、距离、面积等参数,使复杂的几何形状变得清晰可见,以阐明图形的性质。
这种方法也成为费马定理。
笛卡尔是17世纪最杰出的数学家之一,也是解析几何的发展者。
他在《分析几何》一书中深入探讨了解析几何的原理,提出了“笛卡尔几何”这一概念。
笛卡尔几何是以直线和曲线为基础,把三维物体的表示和表示方式建立在一起的技术。
笛卡尔认为,只有当解析几何从表示角度来理解三维空间的时候,它才能真正揭示几何形状的本质。
笛卡尔更多地把注意力放在了描述图形性质的技术上,以求解复杂几何形状的性质,而费马则更多地关注于表述复杂形状形式的技术。
费马和笛卡尔发展解析几何的方法,给几何学带来了一个全新的视角和方式。
相比于传统几何学,解析几何更加重视复杂的几何形状的实际应用,从而为几何学的研究提供了更多的灵活性。
两位数学家
的成就,使得计算机数学取得了重大突破,为解析几何建立了一个新的框架。
他们的研究为数学、计算机科学以及其他学科的发展奠定了基础。
解析几何的产生及意义
解析几何的产生及意义解析几何的产生人们认为,解析几何的产生是数学史上划时代的重大事件。
而解析几何的产生,通常以笛卡儿《几何学》一文(发表于1637年的《方法论》的附录)为标志。
解析几何的产生当然有时代背景,例如开普勒用椭圆描述行星绕日运动的轨道,推动人们去研究圆锥曲线;伽里略利用望远镜来进行天文观测,望远镜中透镜的研制涉及到对曲面母线的研究;力学中对抛射体轨迹的研究也涉及曲线旷这些科学的发展都提出研究各种曲我的要求,最起码的是画出这些曲线。
笛卡儿使用了代数方法去研究曲线的问题,解析几何就这样开始了。
实际上,笛卡儿在《方法论》的另两个附录《论折光》和《流星论》中分别探讨了透镜曲线和气象的—些问题。
(1)解析几何的基本思想解析几何得以建立的基本思想有两个:实数和平面上的一条直线上的点作成一一对应;有序实数对与平面上的点作成一一对应。
很早以前人们就有了初步的坐标观念,例如古埃及人和罗马人用于测量的、希腊人用于绘制地图的坐标思想;奥雷姆(法国人,约1320一1382)在14世纪曾试图用图线来表示变量之间的关系。
但是在明确提出上述两个原则之前,无法用代数方法来研究几何学。
笛卡儿解决了贯彻这两个原则的方法问题,那就是建立坐标系。
(2)解析几何的意义解析几何的产生在数学史上具有划时代的意义。
●在数学中引入了变量概念建立坐标系,把几何曲线和代数方程对应起来实际上就已用到了变量概念:方程无非是两个变量的关系,几何曲线上的点的坐标就是变量在变化过程中所取的值。
●提供了一种解决一般问题的方法古希腊几何中的许多问题都是个别地解决的,而引入解析几何后就可以用解析方法(代数方法)作一般性的处理。
例如几何作图问题就是在有限次使用没有刻度的直尺和圆规的条件下作出所要求的图形的问题,即所谓“尺规作图”。
如果能够按条件作出所求图形,则称这个问题为作图可能问题,这时图形叫做可作的;如果作不出所求图形,那么可分为两种情况:一是所求的图形实际不存在,这时,就可说这个问题是不成立的;一是所求的图形是存在的,但只用尺规无法作出,这时,就可说这个问题是作图不可能的。
阅读材料笛卡尔与解析几何
笛卡尔与解析几何的创立一、认识解析几何之父(一)生平简介笛卡尔是法国伟大的数学家、哲学家和物理学家。
1596年5月31日他出生在法国都兰的贵族家庭,自幼丧母,体弱多病,8岁入拉弗来什公学读书。
教师考虑到他的特殊情况,允许他每天早上晚起多睡。
但笛卡尔利用这段时间进行晨读,并养成善于思考的习惯。
传说笛卡尔是躺在床上观察虫子在天花板上爬行的位置,激发了灵感,使他产生了坐标的概念。
笛卡尔博览群书,曾自述:“别人学的,我都学了。
我并不以此为满足,那些认为最奇怪,最不寻常的有关各种科学的书,凡是我能搞到的,我都要把它们读完。
”他有好的思考习惯,每当读书时,总是把书拿来先弄清作者的主要意图,随之读完开头的部分就细细品味,并力求得出下面的结论。
1612年他入普瓦界大学攻读法学,四年后获博士学位,后去巴黎当律师。
1618年参军,部队到荷兰南部的小城布勒达时,一次巧遇街头小报上在征解数学难题,笛卡尔成功的应解,这使他对数学发生兴趣,并坚定他终身研究数学的决心。
1619年11月部队到达多瑙河上的一个小镇时,他不断思考——怎样把代数应用到几何中去。
他曾说:“我想去寻求一种新的,包含两门学科的好处,而又没有它们缺点的方法。
”他在致力研究数学中一门完全崭新的领域,这个领域后来被牛顿称之为解析几何。
1621年他退伍去荷兰、瑞士、意大利旅行。
1625年返回巴黎.1628年定居荷兰进行研究与写作,这时他研究哥白尼学说,1634年写成《论世界》一书。
1637年出版了《新光学》、《气象学》和《几何学》。
1644年笛卡尔出版了《哲学原理》,1646年出版了《论心灵的各种感情》等重要著作。
同年冬,笛卡尔应瑞典女王克利斯提娜的邀请移居斯德哥尔摩为女王讲授哲学,后因感染肺炎,于1650年2月11日去世,享年54岁。
(二)主要贡献法国数学家、物理学家、哲学家笛卡尔,生前因怀疑教会信条受到迫害,长年在国外避难。
他的著作在他生前或被禁止出版或被烧毁,他死后多年还被列入“禁书目录”。
数学的伟大转折——笛卡尔创立解析几何
数学的伟大转折——笛卡尔创立解析几何数学的伟大转折——笛卡尔创立解析几何17世纪欧洲科学技术的发展向人们提出了许许多多用常量数学难以解决的问题,天体运动和物理运动也提出了用运动的观点来研究圆锥曲线和其他曲线的问题,为此人们寻求解决变量问题的新方法,从而使笛卡尔创立了解析几何学。
解析几何的诞生是数学的伟大转折,正如恩格斯所说:“数学中的转折点是笛卡尔的变数。
有了变数,运动进入了数学,有了变数,辩证法进入了数学,有了变数,微分和积分立刻成为必要的了,而它们也就立刻产生。
”早期的坐标概念在没有把坐标的概念引进数学之前,人们对坐标思想的认识和运用早就有过。
我国最早用“井”字表示井周围的土地就是取自坐标的形态。
公元120年前后,班固和班昭所著的《前汉书》中给出了八个编年表,在其中的一个表里,时间为一个轴,品德是一个轴,实质上就是一个坐标系。
古希腊的托勒密曾讨论过球面上的经纬度,我国13、14世纪解多元高次方程组使用的“四元术”,这些都是坐标概念的早期示例。
以后出现的棋盘、算盘、街道门牌号等,实际上也是一种坐标系统。
16世纪末,法国数学家韦达在代数中首先系统地使用字母,他所研究的代数问题,大多数是为解决几何问题而提出来的。
之后韦达的学生格塔拉底对几何问题的代数解法作了系统地研究,于1607年和1630年分别发表了《阿波罗尼斯著作的现代阐释》、《数学的分析与综合》的著作。
1631年,英国数学家哈里奥特把韦达和格塔拉底的思想加以引伸和系统化。
这些都为几何学和代数学的结合,形和数的结合,铺平了道路。
费尔马的坐标法1629年法国数学家费尔马在对前人几何研究的反思中,产生了一个想法,认为古人对于轨迹的研究感到困难,其原因只有一个,就是由于他们对轨迹没有给予充分而又一般的表示。
他认为,要将轨迹作一般的表示,只能借助于代数。
他了解到韦达用代数解决几何问题的作法后,决定把阿波罗尼斯关于圆锥曲线的结果,直接翻译成代数的形式。
7解析几何的诞生
四、解析几何完善和发展
由笛卡尔与费马创立的解析几何,随后得到了进一步 的发展。 1748年,瑞士人欧拉的《分析引论》对现代形式的解析 几何做了系统地叙述,成为现代意义的第一本解析几何教 程。到19世纪,解析几何获得了充分的发展广泛地应用到物理学 和各种工程技术领域。实现了笛卡尔把解析几何应用于科 学的夙愿。
1629年,费马于便有了解析几何的思想,(比笛卡尔 的《几何学》早了8年),费马在认识到阿波罗尼兹所用 几何方法的困难之后,萌生了用代数来研究曲线性质的想 法。力图把阿波罗尼兹关于轨迹的某些久已失传的证明补 充起来,进行关于轨迹的一般研究,通过坐标建立了代数 方程和曲线联系,并利用方程来研究曲线的性质。这种研 究是希腊人没有做到的。 在他《平面和立体轨迹引论》这部关于解析几何的最早 著作中,已经有了解析几何的两个基本概念:坐标概念以 及通过坐标把代数方程同曲线相联系的概念。
二、笛卡尔和《几何学》
3.笛卡尔的《几何学》
《几何学》共分三个部分: 第一部分包括对一些代数式作几何的原则解释,在这一部 分中,笛卡儿把几何算术化了; 第二部分讨论了曲线的分类法以及作曲线的切线的方法; 第三部分涉及高于二次方程的解法,指出了方程可能有和 它的次数一样多的根,还提出了著名的笛卡儿符号法则: 多项式方程的正根的最多数目等于系数变化的次数,而负 根的最多数目等于两个正号和两个负号连续出现的次数, 但他没有给出证明.
追溯早期的解析几何思想:
1.公元前2000年的巴比伦人已能用数字表示从一点到另一 固定点、线或物体的距离,已有原始坐标的思想.
2.公元前4世纪,中国战国时代的天文学家绘制恒星方位 表时已利用了坐标方法.同时的古希腊数学家门奈赫莫斯 发现了圆锥曲线,并对这些曲线的性质作了研究.
解析几何的创始人——笛卡尔
解析几何的创始人——笛卡尔
吕兆勇
【期刊名称】《数理天地:初中版》
【年(卷),期】2005(000)005
【摘要】笛卡儿(Descartes,Rene),1596年3月31日生于法国的拉埃那,今称拉埃耶一笛卡儿(图尔附近),1650年2月11日卒于瑞典斯德哥尔摩。
法国哲学家,数学家,物理学家。
笛卡儿一生对科学的贡献很多,其中最重要的贡献是在数学方面。
例如,他是第一个用开头的一些字母表示常量(如a,b),用靠近结尾的一些字母表示变量(如x,y)。
他还引进指数和平方根的记号。
他认为数学是其他一切科学的理论和模型,
【总页数】1页(P1)
【作者】吕兆勇
【作者单位】江苏省张家港市暨阳高级中学215600
【正文语种】中文
【中图分类】G633.6
【相关文献】
1.谈笛卡尔的解析几何思想
2.从解析几何的创立看笛卡尔方法论
3.笛卡尔与解析几何的创立
4.笛卡尔与费马解析几何思想路径之比较与启示
5.笛卡尔与解析几何
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笛卡儿——解析几何的创立者
笛卡儿——解析几何的创立者
杨和平
【期刊名称】《师范教育》
【年(卷),期】1992(000)011
【摘要】<正> 笛卡儿(Reue Descurtes)1596年3月31日诞生在法国图城。
8岁时入拉夫雷士的耶苏会学校学习,16岁考入普瓦界大学,20岁大学毕业去巴黎
当律师。
1617年5月,他在数小时内解决了用荷兰文张贴的挑战性的数学问题,便
产生了致力于数学研究的念头。
【总页数】2页(P38-39)
【作者】杨和平
【作者单位】四川省云阳师范学校
【正文语种】中文
【中图分类】G65
【相关文献】
1.走进笛卡儿的解析几何世界 [J], 陆芹华
2.走进笛卡儿的解析几何世界 [J], 陆芹华
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勒内·笛卡尔(Rene Descartes ,1596年至1650年)法国哲学家、科学家和数学家。
笛卡尔是西方现代哲学思想的奠基者,其哲学思想深深影响了之后的几代欧洲人。
但是,可能许多人不太了解他对现代数学做出的重要贡献,笛卡尔因将几何坐标体系公式化而被认为是解析几何的创立者。
笛卡尔,1596年3月31日生于法国土伦的拉哈耶。
父亲是一位律师,笛卡尔20岁毕业于普瓦界大学,去巴黎当了律师。
在巴黎,他认识了米道奇(Mydarge)和梅森(Merrsnne),花了一年时间与他们一起研究数学。
笛卡尔为了追赶当时的时髦(有志之士不是献身宗教,就是献身军事)而去从军,遍历欧洲。
1617年服役期间,在荷兰布莱达遇到一张数学难题招贴,由于看不懂上面的佛来米语,一位中年人热心地给他作了翻译,第二天他把解答交给了那位中年人,引起了中年人的极大惊讶,原来这个中年人是荷兰著名的数学教授别克曼(Isaac Beeckeman,1588年至1673年,荷兰),这次偶然的机会使笛卡尔对自己的数学才华加深了信心,从此在别克曼教授的指导下学习数学,1628年他移居荷兰,在较为安静自由的学术环境中生活了二十年,写成了许多世界名著。
其主要著作有《思想的指导法则》《世界体系》等。
1637年,笛卡尔出版了他的《更好地指导推理和寻求科学真理的方法论》一书,书后三个附录之一的《几何学》,阐述了坐标几何即今解析几何的内容,它体现出一种“数”“形”结合的新思想,引起了数学的变革,成为变量数学的起点。
笛卡尔的中心思想是要建立一种普遍的数,使算术、代数、几何统一起来,其思想方法主要表现在:
1 引入了坐标概念
笛卡尔从自古已知的天文和地理的
经纬制度出发,指出平面上的点和实数对(x ,y)的对应关系、从而建立了坐标的观念。
笛卡儿的坐标系不同于一般的定理和数学理论,这是一种思想方法和技艺,它使个数学发生了崭新的变化。
恩格斯对笛卡尔的这一贡献曾经这样评价:“数学中的转折点是笛卡儿的变量,有了它,运动进入了数学,因而辩证法进入了数学,因而微分和积分的运算也就立刻成为必要了。
”为纪念这位杰出的业余数学家,人们现在所用的直角坐标系,通常叫做“笛卡儿直角坐标系”。
2 用方程表示曲线的思想
笛卡尔把两个相互关联的二个未知数的任意代数方程看成平面上的一条曲线,研究二元方程F(x ,y)=0的性质。
满足这个方程的x ,y 值无限多,当x 变化时,y 也跟着变化,y 的不同取值确定平面上许多不同的点,便构成了一条曲线,具备某种性质的点之间,存在某种关系,笛卡尔说:“这种关系可用一个方程来表示”,这就是他的方程表示曲线的思想。
这样,可以用一个二元方程表示平面曲线,并根据方程的代数性质研究相应曲线的几何性质;反过来,可以根据曲线的已有的几何性质,确定曲线的方程,并用几何的观点来考察方程的代数性质。
3 推广了曲线的概念
笛卡尔不仅接受了以前被排斥的曲线,而且还开辟了整个的曲线领域;这里的曲线,笛卡尔指具有代数方程的那种。
笛卡尔认为,几何曲线是那些可用一个惟一的含x ;y 的有限次代数方程来表示的曲线,避免了以能否画出来来判别曲线是否存在的观点。
由于几何曲线未必都能用代数方程表示出来,所以今天看来,笛卡尔关于曲线的概念的推广还不彻底,莱布尼兹把有代数方程的曲线叫代数曲线,否则叫超越曲线。
笛卡尔及其他数学家也同样研究了旋轮线、对数曲线嘴对数螺线和其他非代数曲线。
4 按方程的次数对方程进行分类
笛卡尔认为,含X 和Y 的一次和二次方程属于第一类,也是最基本的类,三次和四次方程表示的曲线属于第二类,五次和六次方程的曲线构成第三类,依次类推。
作出这样的分类,原因在于,笛卡尔相信,每一类中高次的可以化为低次的,比如四次方程的解可以通过三次方程的解来求出,这当然又具有化归的思想。
针对笛卡尔的解析几何,数学家们不断予以完善与补充。
在《几何学》中,笛卡尔引入了变量与坐标,但并未使用今天的“变量”一词;坐标方面,也只是引入了一条坐标轴(即今x 轴)。
现在使用的“变量”一词,最早是由约翰·伯努利(lolann Bernoulli )于1718年引入;“坐标”一词是1692年才由莱布尼兹正式引进的。
第二条坐标轴即Y 轴,由克莱姆(G.Gramer ,1704年至1752年,瑞士)于1750年他的《代数曲线分析引论》中才正式引人,距x 轴的引入晚了一百多年,笛卡尔也没有使用纵、横坐标的词语。
1692年,莱布尼兹引入“坐标”一词后,1694年,莱布尼兹正式使用了“纵坐标”,一词,而
“横坐标”,一词是在18世纪才由沃尔夫
(Christian Von Wolf ,1679年至1754年,法)等人引入的。
19世纪后,解析几何的发展趋于成熟,被广泛应用在自然科学各领域和数学科学研究中。
解析几何的创立具有深远的历史意义。
首先,解析几何使代数、几何实现了完美的统一。
由于解析几何集中了代数与几何研究的优点,为数学研究提供了极大的便利。
供了极大的便利。
几何问题,可以用代数表达;几何目标可以通过代数的研究达到;反过来,代数的问题可以得到几柯意义上的解释,通过直观辅助分析,从而得出新的结果。
犹如拉格朗日所说:“只要代数与几何分道扬镳,它们的进展就缓慢,它们的应用就狭窄,但两门科学结合成伴侣时,它们就互相吸收产生新的活力,从那以后就以快速的步伐走向完善。
”
其次,解析几何促进了几何的研究。
笛卡尔原本设想,通过解析几何给几何引入一种新方法,然而成就却大大超出了他的预想。
利用解析几何方法,平面几何中必须分别处理的问题,可以用代数统一处理,如在证明三角形的高线共点问题时,不须考虑交点是在三角形的内部或外部,实现了统一的证明。
再次,解析几何促进了代数的独立发展。
从古希腊到公元1600年,几何在数学中一直占据着统治地位,代数一直是几何的附庸。
解析几何的创立,充分展示了代数的作用,因此,1600年以后,代数逐步从几何的统治地位下独立出来,成为一门独立的数学分支,取得了它应有的地位。
因此,解析几何促进了代数学的独立与发展。
最后,解析几何推进了科学的进步。
17世纪,科学技术的迅速发展迫切需要数学为其提供便利的数学工具,解析几何的创立满足了科学技术发展的要求。
通过解析几何。
人们对曲线的研究越来越深刻,像大地测量学、航海学、历法学、天文学、军事学等领域,解析几何把形象与路线表达为代数形式,从而得出人们需要的数学知识。
通过对抛物线的研究,牛顿制作了反射望远镜;人们还利用抛物线的聚焦性质设计制造出现代的探照灯。
参考文献
[1]项武义.基础数学讲义丛书·基础几何
学[M].北京:人民教育出版社,2004.[2]郭斌彩.数学史与数学家[M].西安:西
安地图出版社,2002.
①作者简介:马英典,女,中央司法警官学院信息管理系讲师,硕士。
笛卡尔与解析几何的创立①
马英典
(中央司法警官学院 河北保定 071000)
摘 要:笛卡尔引入了坐标的观念,将几何坐标公式化,为解析几何的创立做出了奠基性的贡献。
解析几何的创立使代数、几何实现了完美的统一,不仅促进了几何的研究和代数的独立发展,而且推进了科学的进步。
关键词:笛卡尔 解析几何 坐标中图分类号:G71文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)12(c)-0165-01
DOI:10.16661/ki.1672-3791.2012.36.201。