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華人數(shù)學(xué)家--李善蘭的李式恒等式

來源:網(wǎng)絡(luò)資源 文章作者:奧數(shù)網(wǎng)整理 2018-06-20 16:38:39

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  數(shù)學(xué)是幾千年來人類智慧的結(jié),已滲透到現(xiàn)實(shí)生活的一切領(lǐng)域。在中國數(shù)學(xué)發(fā)展的歷史長河中涌現(xiàn)出了許許多多的杰出人物,本網(wǎng)集合的這十幾位數(shù)學(xué)大師就是其中最優(yōu)秀的代表。他們?yōu)檎衽d我國的數(shù)學(xué)事業(yè)而不斷地奮斗,他們大都是某些數(shù)學(xué)領(lǐng)域的奠基人或集大成者在確定數(shù)學(xué)進(jìn)程方面起了決定性的作用。他們的思想和成就體現(xiàn)了各自所處時(shí)代數(shù)學(xué)活動(dòng)的主流。中國古代算術(shù)的許多研究成果里面就早已孕育了后來西方數(shù)學(xué)才涉及的思想方法,近代也有不少世界領(lǐng)先的數(shù)學(xué)研究成果就是以華人數(shù)學(xué)家命名的。著名數(shù)學(xué)家阿貝爾曾說:“一個(gè)人如果想要在數(shù)學(xué)上有所進(jìn)步,就必須向大師學(xué)習(xí)。”因此,我們整合了一些以華人數(shù)學(xué)家命名的數(shù)學(xué)成果供大家參考。

  華人數(shù)學(xué)家--李善蘭

  【李氏恒等式】數(shù)學(xué)家李善蘭在級(jí)數(shù)求和方面的研究成果,在國際上被命名為“李氏恒等式”。

  中國清代數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、翻譯家和教育家,近代科學(xué)的先驅(qū)者。原名心蘭,字競(jìng)芳,號(hào)秋紉,別號(hào)壬叔,浙江海寧縣硤石鎮(zhèn)人,生于嘉慶十六年,卒于光緒八年。

  李善蘭自幼酷愛數(shù)學(xué)。十歲時(shí)學(xué)習(xí)《九章算術(shù)》。十五歲時(shí)讀明末徐光啟、利瑪竇合譯的歐幾里得《幾何原本》前六卷,盡解其意。后來,他到杭州應(yīng)試,買回元代李冶的《測(cè)圓海鏡》、清代戴震(1724~1777)的《勾股割圓記》等算書,認(rèn)真研讀;又在嘉興等地與數(shù)學(xué)家顧觀光(1799~1862)、張文虎(1808~1888)、汪曰楨(1813~1881)以及戴煦、羅士琳(1774~1853)、徐有壬(1800~1860)等人相識(shí),經(jīng)常在學(xué)術(shù)上相互切磋。自此數(shù)學(xué)造詣日臻精深,時(shí)有心得,輒復(fù)著書,1845年前后就得到并發(fā)表了具有解析幾何思想和微積分方法的數(shù)學(xué)研究成果──“尖錐術(shù)”。

  1852~1859年,李善蘭在上海墨海書館與英國傳教士、漢學(xué)家偉烈亞力等人合作翻譯出版了《幾何原本》后九卷,以及《代數(shù)學(xué)》、《代微積拾級(jí)》、《談天》、《重學(xué)》、《圓錐曲線說》、《植物學(xué)》等西方近代科學(xué)著作,又譯《奈端數(shù)理》(即牛頓《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》)四冊(cè)(未刊),這是解析幾何、微積分、哥白尼日心說、牛頓力學(xué)、近代植物學(xué)傳入中國的開端。李善蘭的翻譯工作是有獨(dú)創(chuàng)性的,他創(chuàng)譯了許多科學(xué)名詞,如“代數(shù)”、“函數(shù)”、“方程式”、“微分”、“積分”、“級(jí)數(shù)”、“植物”、“細(xì)胞”等,匠心獨(dú)運(yùn),切貼恰當(dāng),不僅在中國流傳,而且東渡日本,沿用至今。李善蘭為近代科學(xué)在中國的傳播和發(fā)展作出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)。李善蘭“尖錐術(shù)”書影

  1860年起,他先后在徐有壬、曾國藩軍中作幕僚,與化學(xué)家徐壽、數(shù)學(xué)家華蘅芳等人一起,積極參與洋務(wù)運(yùn)動(dòng)中的科技學(xué)術(shù)活動(dòng)。1867年他在南京出版《則古昔齋算學(xué)》,匯集了二十多年來在數(shù)學(xué)、天文學(xué)和彈道學(xué)等方面的著作,計(jì)有《方圓闡幽》、《弧矢啟秘》、《對(duì)數(shù)探源》、《垛積比類》、《四元解》、《麟德術(shù)解》、《橢圓正術(shù)解》、《橢圓新術(shù)》、《橢圓拾遺》、《火器真訣》、《對(duì)數(shù)尖錐變法釋》、《級(jí)數(shù)回求》和《天算或問》等13種24卷,共約15萬字。

  1868年,李善蘭被薦任北京同文館天文算學(xué)總教習(xí),直至1882年他逝世為止,從事數(shù)學(xué)教育十余年,其間審定了《同文館算學(xué)課藝》、《同文館珠算金□》等數(shù)學(xué)教材,培養(yǎng)了一大批數(shù)學(xué)人才,是中國近代數(shù)學(xué)教育的鼻祖。

  李善蘭生性落拓,潛心科學(xué),淡于利祿。晚年官至三品,授戶部正郎、廣東司行走、總理各國事務(wù)衙門章京等職,但他從來沒有離開過同文館教學(xué)崗位,也沒有中斷過科學(xué)研究特別是數(shù)學(xué)研究工作。他的數(shù)學(xué)著作,除《則古昔齋算學(xué)》外,尚有《考數(shù)根法》、《粟布演草》、《測(cè)圓海鏡解》、《九容圖表》,而未刊行者,有《造整數(shù)勾股級(jí)數(shù)法》、《開方古義》、《群經(jīng)算學(xué)考》、《代數(shù)難題解》等。

  李善蘭在數(shù)學(xué)研究方面的成就,主要有尖錐術(shù)、垛積術(shù)和素?cái)?shù)論三項(xiàng)。尖錐術(shù)理論主要見于《方圓闡幽》、《弧矢啟秘》、《對(duì)數(shù)探源》三種著作,成書年代約為1845年,當(dāng)時(shí)解析幾何與微積分學(xué)尚未傳入中國。李善蘭創(chuàng)立的“尖錐”概念,是一種處理代數(shù)問題的幾何模型,他對(duì)“尖錐曲線”的描述實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于給出了直線、拋物線、立方拋物線等方程□他創(chuàng)造的“尖錐求積術(shù)”。相當(dāng)于冪函數(shù)的定積分公式□和逐項(xiàng)積分法則□他用“分離元數(shù)法”獨(dú)立地得出了二項(xiàng)平方根的冪級(jí)數(shù)展開式□結(jié)合“尖錐求積術(shù)”,得到了無窮級(jí)數(shù)表達(dá)式

  各種三角函數(shù)和反三角函數(shù)的展開式,以及對(duì)數(shù)函數(shù)的展開式□在使用微積分方法處理數(shù)學(xué)問題方面取得了創(chuàng)造性的成就。垛積術(shù)理論主要見于《垛積比類》,寫于1859~1867年間,這是有關(guān)高階等差級(jí)數(shù)的著作。李善蘭從研究中國傳統(tǒng)的垛積問題入手,獲得了一些相當(dāng)于現(xiàn)代組合數(shù)學(xué)中的成果。例如,“三角垛有積求高開方廉隅表”和“乘方垛各廉表”實(shí)質(zhì)上就是組合數(shù)學(xué)中著名的第一種斯特林?jǐn)?shù)和歐拉數(shù)。馳名中外的“李善蘭恒等式”□自20世紀(jì)30年代以來,受到國際數(shù)學(xué)界的普遍關(guān)注和贊賞。可以認(rèn)為,《垛積比類》是早期組合論的杰作。

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