数学史的三大危机:初等:
第一次危机:毕达哥拉斯学派主张←万物皆数(有理数)→无理数→欧多克斯→ 1.古希腊数学* 2.中世纪东方数学(中、印) 3.欧洲文艺复兴 近代(17C):第二次:微积分→极限→柯西→运动与变化→函数 现代(19C下半叶):第三次危机:罗素悖论(集合)→公理化
0-数学史
1. 数学史的分期通常采用的线索:(1)按时代顺序(2)按数学对象、方法等本身的质变过程(3)按数学发展的社会背景。
2.数学史的四个分期:I数学的起源与早期发展(萌芽时期,公元前6世纪前) II初等数学时期(公元前6世纪-16世纪) (1)古希腊数学(公元前6世纪-16世纪) (2)中世纪东方数学(3世纪-15世纪) (3)欧洲文艺复兴时期(15世纪-16世纪)
III近代数学时期(或称 变量数学建立时期,17世纪-18世纪) IV现代数学时期(1820-现在)
(1)现代数学酝酿时期(1820-1870) (2)现代数学形成时期(1870-1940)
(3)现代数学繁荣时期(或称当代数学时期,1950-现在)
3. 使用位值制的两种数字:巴比伦楔形数字和中国筹算数码。
最早使用位值制的国家是古巴比伦,最早使用十进制位值得国家是中国。
4. 埃及数学:古埃及人用纸莎草书写,关于古埃及数学知识主要依据莱茵德纸草书和莫斯科纸草书。
5. 美索不达米亚数学:主要著作泥版文书。
2.古代希腊数学
1.泰勒斯证明了四条定理: (1) 圆的直径将圆分为两个相等的部分 (2) 等腰三角形两底角相等
(3) 两直线相交形成的对顶角相等
(4) 如果一三角形有两角、一边分别与另一三角形的对应角、边相等,那么这两个三角形全等。
他是最早的希腊数学家和古希腊论证几何学鼻祖。
2. 毕达哥拉斯学派的基本信条是:万物皆数。
毕达哥拉斯可公度量:对于任何两条给定的线段,总能找到某第三线段,以它为单位线段能将给定的两条线段划分为整数段。
3. 普鲁塔克的面积剖分法证明勾股定理。
4. .雅典时期的希腊数学学派:(1)伊利亚学派 (2)诡辩学派
(3)雅典学院(柏拉图学派)(4)亚里士多德学派
5. 三大几何问题:(1)化圆为方,即做一个与给定面积相等的正方形。
诡辩学派安提丰,提出了用圆内接正多边形逼近圆面积的方法来化圆为方---穷竭法。
(2)倍立方体,即求作一个立方体,使其体积等于已知立方体的两倍。
梅内赫莫斯,圆锥曲线
(3)三等分角,即分任意角为三等分。
6. 逻辑演绎结构的倡导:柏拉图、亚里士多德
7. 欧几里得与《原本》
(1)公设:a. 假定从任意一点到任意一点可作一直线 b. 一条有限直线可不断延长 c. 以任意中心和直径可以画圆 d. 凡直角都彼此相等
e. 若一直线落在两直线上所构成的同旁内角和小于两直角,那么把两直线无限延长,它们将在同旁内角和小于两直角的一侧相交。
(2)公理:a .等于同量的量彼此相等 b. 等量加等量,和相等 c. 等量减等量,差相等 d. 彼此重合的图形是全等的 e. 整体大于部分
(3)比例论,它代表了《原本》的最大成就,因为它在当时的认识水平上消除了由不可公度量引起的数学危机。
8.阿基米德的数学著作集中探讨与面积和体积计算相关的问题,在《圆的度量》中,阿基米德将穷竭法应用于圆的周长和面积公式。
9. 阿波罗尼奥斯:《圆锥曲线论》 10. 三角学的建立最卓越的代表人物托勒玫,它的著作总结了在他之前的古代三角学知识,为三角学的进一步发展和应用奠定了基础。
丢番图:《算术》 帕波斯:《数学汇编》
3.中世纪的中国数学
1.中国数学先后经历了三次发展高潮,即两汉时期、魏晋南北朝时期以及宋元时期,其中宋元时期达到中国古典数学的顶峰。
2.《九章算术》采用问题集的形式,全书共246个问题,分成九章,依次为:方田,粟米,衰分,少广,商功,均输,盈不足,方程,勾股。其中包含的数学成就是丰富和多方面的。
3. 壍堵(底面为直角三角形的正柱体);阳马(底面为长方形而有一棱与底面垂直的椎体);鳖臑(底面为直角三角形而有一棱与底面垂直的椎体)。
4.刘徽最突出的成就:割圆术和体积理论。著作:《九章算术注》、《海岛算经》
5.祖冲之,代表性著作是《缀术》,他算出圆周率数值上下限3.1415926(朒数)<π<3.1415927(盈数)
(2) 祖式原理:出入相补原理; 幂势既同,则积不容异。
6. 《缉古算经》是十部算经中年代最晚的一部。
7、宋元四大家:杨辉、秦九韶、李治、朱世杰
秦九韶 代表作《数书九章》
8.首先系统阐释天元术的是李冶:《测圆海镜》、《益古演段》。 四元术最早出现在朱世杰的《四元玉鉴》中。“天”“地”“人”“物”。
4.印度与阿拉伯数字
1.印度是最早用圆圈符号表示零的国家和最早使用数字。 用圆圈符号“0”表示零,可以说是数学史上的一大发明。
2. “悉檀多”时期:阿耶波多,婆罗摩笈多,玛哈维拉,婆什伽罗。 (1)阿耶波多建立丢番图方程求解所谓“库塔卡”方法。 (2)玛哈维拉,《计算方法纲要》 (3)婆什伽罗《莉拉沃蒂》、《算法本源》
3. 花拉子米,“代数学”这个词最早出现在他的《还原与对消计算概要》中。
5.近代数学的兴起
1.欧洲黑暗时期过后,第一位有影响的数学家是斐波那契。
2. 卡尔丹公布了所有三次方程的解法。 费拉里,解决了四次方程。 韦达,数学符号系统化。
笛卡尔,完成对韦达所使用的代数符号的改进工作。他首先用拉丁字母的前几个表示已知量(a、b、c…)后几个表示未知量(x、y、z…)
3. 富有文艺复兴特色的透视学的兴起是由于文艺复兴时期绘画、制图中提出的这类问题的刺激。
4. 纳皮尔,首先发明对数方法。 布里格斯:“常用对数”
5. 解析几何:1.定义:用代数方法解决几何问题
诞生及其意义:①最重要的前驱:奥雷斯姆 《论形态幅度》
②但解析几何的真正发明归功于笛卡尔和费马;笛卡尔发表《方法论》,解析几何的发明包含在《几何学》这篇附录中,笛卡尔的出发点是一个著名的古希腊数学问题——帕波斯问题。
6. 费马工作的出发点是竭力恢复失传的阿波罗尼奥的《论平面轨迹》,他为此而写了一本题为《论平面和立体的轨迹引论》,书中清楚地阐述了费马的解析几何原理。
6.微积分的创立
1.与积分学相比而言,微分学的起源则要晚得多。
2. 半个世纪的酝酿:
②卡瓦列里不可分量原理:计算出许多立体图形的体积。
③笛卡尔《在几何学》中提出了求切线的所谓圆法,本质上是一种代数方法。 ④费马在一份手稿中提出了求极大值与极小值的代数的方法。 ⑤巴罗给出了求曲线切线的方法,《几何讲义》。
3. 《流数简论》是历史上第一篇系统的微积分文献。
4.牛顿微积分学说最早公开在1687年出版的力学名著《自然哲学的数学原理》,成为数学史上划时代的著作。
5.1684年莱布尼茨发表了他的第一篇微分学论文《一种求极大值与极小值和求切线的新方法》,是数学史上第一篇正式发表的微积分文献。
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1. 欧拉在1748年出版的《无限小分析引论》以及《微分学》和《积分学》引进一批符号:f(x)——函数符号 ∑ ——求和号
e ——自然对数底 i ——虚数单位
2. 布莱尼茨首先使用了函数这一术语。
3. 学习数学史的意义:(1)可以丰富课堂内容:由于数学史揭示数学知识的来源于应用,因此可以将它运用于课堂导入、课堂活动资源或后续的拓展性学习等。(2)用来促进学生对知识本质的理解:数学史展示数学知识的起源、形成、与发展过程,诠释数学的源流。
(3)用来解决学生学习过程中出现的问题。
(4)可以树立学生学习数学的信心,增强民族自豪感:通过阅读数学家们在成长过程中遭遇的挫折,使同学能够正确看待学习过程中的困难。
4. (特例)非欧几何代表人物,高斯、波约、罗巴切夫斯基(非欧几何之父)。
5. 柯西:《分析教程》、《无限小计算教程概论》。
6. 魏尔斯特拉斯关于分析严格化的贡献使他获得了“现代分析之父”的称号。
7. 20世纪纯粹数学的发展表现出如下主要的特征或趋势: ①更高的抽象性;②更强的统一性;③更深入的基础探讨。
8. 希尔伯特提出的23个数学问题,是20世纪前半叶数学研究的主要方向。
9. 第三次数学危机:产生:罗素的悖论。
消除:策梅洛-弗兰克尔公理系统。通过对集合类型加以适当限制,达到了避免罗素悖论的目的。
10. 数学基础的三大学派:(一)逻辑主义:罗素 (二)直觉主义:布劳威尔 (三)形式主义:希尔伯特
11. 第一台能做加减运算的机械式计算机是由帕斯卡发明的。
12. EDVAC方案,史称“101页报告”(冯·诺依曼)
13. 1976年以后,中国数学家吴文俊开辟了一条定理机器证明的代数化途径。 吴文俊被称为“中国人工智能之父”。
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