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欧几里得(古希腊数学家几何之父)

(2020-03-30 00:59:28)
标签:

数学

教育

科学家

古希腊

人物介绍

分类: 科学天文理化

欧几里得 (古希腊数学家几何之父) 编辑 讨论8

欧几里得(英文:Euclid;希腊文:Ευκλειδης ,约公元前330年—公元前275年),古希腊人,数学家,被称为“几何之父”。他最著名的著作《几何原本》是欧洲数学的基础,提出五大公设,欧几里得几何,被广泛的认为是历史上最成功的教科书。欧几里得也写了一些关于透视、圆锥曲线、球面几何学及数论的作品。

人物关系     纠错

学生 阿基米德

中文名 欧几里得 外文名 Ευκλειδης 别    Euclid 国    籍 古希腊 出生地 雅典 出生日期 约公元前330年 逝世日期 公元前275年 职    业数学家 信    仰多神教 主要成就 数学巨著《几何原本》

欧几里得算法

完全数 代表作品 《几何原本》     古希腊语


目录

1 人物故事

身世

懂几何者

编写巨著

没有捷径

量金字塔

没有好处

2 人物成就

完全数

欧几里得算法

几何原本

人物著作

3 人物评价


1人物故事编辑

身世

欧几里德的身世我们知道得很少,他的《几何原本》大概是亚历山大大学的一个课本。亚历山大大学是希腊文化最后集中的地方,因为亚历山大自己到过亚历山大,因此就建立了当时北非的大城,靠在地中海。但是他远征到亚洲之后,我们知道他很快就死了。之后,他的大将托勒密管理当时的埃及区域。托勒密很重视学问,就成立了一个大学。这个大学就在他的王宫旁边,是当时全世界最优秀的大学,设备非常好,有许多书。很可惜由于宗教的原因以及众多的原因,现在这个学校已经被完全毁掉了。当时的基督教就不喜欢这个学校,已经被毁了,回教人占领北非之后就大规模地破坏、并焚烧图书馆的书。所以现在这个学校完全不存在了。

懂几何者

欧几里得(Euclid)是古希腊著名数学家、欧氏几何学开创者。欧几里得出生于雅典,当时雅典就是古希腊文明的中心。浓郁的文化气氛深深地感染了欧几里得,当他还是个十几岁的少年时,就迫不及待地想进入柏拉图学园学习。

一天,一群年轻人来到位于雅典城郊外林荫中的柏拉图学园。只见学园的大门紧闭着,门口挂着一块木牌,上面写着:“不懂几何者,不得入内! ”这是当年柏拉图亲自立下的规矩,为的是让学生们知道他对数学的重视,然而却把前来求教的年轻人给闹糊涂了。有人在想,正是因为我不懂数学,才要来这儿求教的呀,如果懂了,还来这儿做什么?正在人们面面相觑,不知是进是退的时候,欧几里得从人群中走了出来,只见他整了整衣冠,看了看那块牌子,然后果断地推开了学园大门,头也没有回地走了进去。

编写巨著

最早的几何学兴起于公元前7世纪的古埃及,后经古希腊等人传到古希腊的都城,又借毕达哥拉斯学派系统奠基。在欧几里得以前,人们已经积累了许多几何学的知识,然而这些知识当中,存在一个很大的缺点和不足,就是缺乏系统性。大多数是片断、零碎的知识,公理与公理之间、证明与证明之间并没有什么很强的联系性,更不要说对公式和定理进行严格的逻辑论证和说明。

因此,随着社会经济的繁荣和发展,特别是随着农林畜牧业的发展、土地开发和利用的增多,把这些几何学知识加以条理化和系统化,成为一整套可以自圆其说、前后贯通的知识体系,已经是刻不容缓,成为科学进步的大势所趋。欧几里得通过早期对柏拉图数学思想,尤其是几何学理论系统而周详的研究,已敏锐地察觉到了几何学理论的发展趋势。

他下定决心,要在有生之年完成这一工作,成为几何第一人。为了完成这一重任,欧几里得不辞辛苦,长途跋涉,从爱琴海边的雅典古城,来到尼罗河流域的埃及新埠—亚历山大城,为的就是在这座新兴的,但文化蕴藏丰富的异域城市实现自己的初衷。在此地的无数个日日夜夜里,他一边收集以往的数学专著和手稿,向有关学者请教,一边试着著书立说,阐明自己对几何学的理解,哪怕是尚肤浅的理解。经过欧几里得忘我的劳动,终于在公元前300年结出丰硕的果实,这就是几经易稿而最终定型的《几何原本》一书。这是一部传世之作,几何学正是有了它,不仅第一次实现了系统化、条理化,而且又孕育出一个全新的研究领域——欧几里得几何学,简称欧氏几何。直到今天,他所创作的几何原本仍然是世界各国学校里的必修课,从小学到初中、大学、再到现代高等学科都有他所创作的定律、理论和公式应用。

《几何原本》    《几何原本》

没有捷径    位于牛津大学自然历史博物馆的欧几里得石像 位于牛津大学自然历史博物馆的欧几里得石像

在柏拉图学派晚期导师普罗克洛斯(约410485)的《几何学发展概要》中,就记载着这样一则故事,说的是数学在欧几里得的推动下,逐渐成为人们生活中的一个时髦话题(这与当今社会截然相反),以至于当时亚里山大国王托勒密一世也想赶这一时髦,学点儿几何学。

虽然这位国王见多识广,但欧氏几何却令他学的很吃力。于是,他问欧几里得“学习几何学有没有什么捷径可走?”,欧几里得笑道:“抱歉,陛下!学习数学和学习一切科学一样,是没有什么捷径可走的。学习数学,人人都得独立思考,就像种庄稼一样,不耕耘是不会有收获的。在这一方面,国王和普通老百姓是一样的。” 从此,“在几何学里,没有专为国王铺设的大道。”这句话成为千古传诵的学习箴言。

量金字塔

又有则故事。那时候,人们建造了高大的金字塔,可是谁也不知道金字塔究竟有多高。有人这么说:“要想测量金字塔的高度,比登天还难!”这话传到欧几里得耳朵里。他笑着告诉别人:“这有什么难的呢?当你的影子跟你的身体一样长的时候,你去量一下金字塔的影子有多长,那长度便等于金字塔的高度!”

没有好处

来拜欧几里得为师,学习几何的人,越来越多。有的人是来凑热闹的,看到别人学几何,他也学几何。斯托贝乌斯(约500)记述了另一则故事,一位学生曾这样问欧几里得:“老师,学习几何会使我得到什么好处?”欧几里得思索了一下,请仆人拿点钱给这位学生。欧几里得说:给他三个钱币,因为他想在学习中获取实利。

2人物成就编辑

完全数

此外,欧几里得在《几何原本》中还对完全数做了探究,他通过 2^(n-1)·(2^n-1) 的表达式发现头四个完全数的。

n= 2: 2^1(2^2-1) = 6 n= 3: 2^2(2^3-1) = 28 n= 5: 2^4(2^5-1) = 496 n= 7: 2^6(2^7-1) = 8128 一个偶数是完全数,当且仅当它具有如下形式:2^(n-1).(2^n-1),此事实的充分性由欧几里得证明,而必要性则由欧拉所证明。

其中2^n-1是素数,上面的628对应着n=23的情况。我们只要找到了一个形如2^n-1 的素数(即梅森素数),也就知道了一个偶完全数。在手算时代梅森素数可使人们更方便的计算完全数,在计算机时代更是得到了广泛深入的应用,计算机的CPU可以更方便的计算各种数。

尽管没有发现奇完全数,但是当代数学家奥斯丁·欧尔证明,若有奇完全数,则其形式必然是12p+ 136p+ 9的形式,其中p是素数。在10^300以下的自然数中奇完全数是不存在的。

首五个完全数是:   6   28   496   8128   33550336(8)

欧几里得算法

欧几里得算法又称辗转相除法,用于计算两个整数a,b的最大公约数。 [1]

几何原本

《几何原本》是一部集前人思想和欧几里得个人创造性于一体的不朽之作。这部书已经基本囊括了几何学从公元前7世纪到古希腊,一直到公元前4世纪——欧几里得生活时期——前后总共400多年的数学发展历史。

它不仅保存了许多古希腊早期的几何学理论,而且通过欧几里得开创性的系统整理和完整阐述,使这些远古的数学思想发扬光大。它开创了古典数论的研究,在一系列公理、定义、公设的基础上,创立了欧几里得几何学体系,成为用公理化方法建立起来的数学演绎体系的最早典范。

全书共分13卷。书中包含了5条“公理”、5条“公设”、23个定义和467个命题。

在每一卷内容当中,欧几里得都采用了与前人完全不同的叙述方式,即先提出公理、公设和定义,然后再由简到繁地证明它们。这使得全书的论述更加紧凑和明快。

而在整部书的内容安排上,也同样贯彻了他的这种独具匠心的安排。它由浅到深,从简至繁,先后论述了直边形、圆、比例论、相似形、数、立体几何以及穷竭法等内容。其中有关穷竭法的讨论,成为近代微积分思想的来源。

照欧氏几何学的体系,所有的定理都是从一些确定的、不需证明而礴然为真的基本命题即公理演绎出来的。在这种演绎推理中,对定理的每个证明必须或者以公理为前提,或者以先前就已被证明了的定理为前提,最后做出结论。对后世产生了深远的影响。

人物著作

他最著名的著作《几何原本》是欧洲数学的基础,总结了平面几何五大公设,被广泛的认为是历史上最成功的教科书。欧几里得也写了一些关于透视、圆锥曲线、球面几何学及数论的作品。欧几里得使用了公理化的方法。这一方法后来成了建立任何知识体系的典范,在差不多二千年间,被奉为必须遵守的严密思维的范例。

除了《几何原本》之外,他还有不少著作,可惜大都失传。欧几里得还有另外五本著作流传至今。它们与《几何原本》一样,内容都包含定义及证明。

《已知数》(Data)是除《原本》之外惟一保存下来的他的希腊文纯粹几何著作,体例和《原本》前6卷相近,包括94个命题。指出若图形中某些元素已知,则另外一些元素也可以确定。

《圆形的分割》(On divisions of figures)现存拉丁文本与阿拉伯文本,论述用直线将已知图形分为相等的部分或成比例的部分,内容与希罗(Heron of Alexandria)的作品相似。

《反射光学》(Catoptrics)论述反射光在数学上的理论,尤其论述形在平面及凹镜上的图像。可是有人质疑这本书是否真正出自欧几里得之手,它的作者可能是塞翁(Theon of Alexandria)。

《现象》(Phenomena)是一本关于球面天文学的论文,现存希腊文本。这本书与奥托吕科斯(Autolycus of Pitane)所写的On the Moving Sphere相似。

《光学》(Optics)早期几何光学著作之一,现存希腊文本。这本书主要研究透视问题,叙述光的入射角等于反射角等。认为视觉是眼睛发出光线到达物体的结果。还有一些著作未能确定是否属于欧几里得,而且已经散失。

3人物评价编辑

欧几里得是古希腊最负盛名、最有影响的数学家之一。欧几里得的《几何原本》对于几何学、数学和科学的未来发展,对于西方人的整个思维方法都有极大的影响。《几何原本》是古希腊数学发展的顶峰。欧几里得将公元前七世纪以来希腊几何积累起来的丰富成果,整理在严密的逻辑系统运算之中,使几何学成为一门独立的、演绎的科学。

古希腊数学

数学家

阿那克萨哥拉 特拉勒斯的安提莫斯 阿尔希塔斯

老阿里斯泰俄斯 阿里斯塔克斯 阿波罗尼奥斯

阿基米德 奥托利科斯 比翁

波伊提乌 布里松 卡利普斯

卡尔普斯 克吕西波 克莱奥迈季斯

科农 特西比乌斯 德谟克利特

狄凯阿科斯 狄奥克勒斯 丢番图

迪诺斯特拉德斯 狄俄尼索多罗 Domninus

埃拉托斯特尼 欧德摩斯 欧几里得

欧多克斯 欧托基奥斯 吉米纽斯

希罗 喜帕恰斯 希帕索斯

希比亚斯 希俄斯的希波克拉底 希帕提娅

许普西克勒斯 米利都的伊西多尔 利奥(数学家)

马里努斯 米纳克穆斯 纳劳斯

尼科梅彻斯 尼克美狄斯 尼科特勒斯

恩诺皮德斯 帕普斯 珀尔修斯

菲洛劳斯 菲隆 波尔菲里

波希多尼 普罗克洛斯 托勒密

毕达哥拉斯 塞里纳斯 辛普利丘斯

索西泽尼 斯波洛斯 泰勒斯

泰阿泰德 西雅娜 西奥多罗斯

西奥多修斯 西昂亚历山卓 翁的士麦那

塞麦瑞达斯 色诺克拉底 埃利亚的芝诺

西顿芝诺 芝诺多罗斯

著作

天文学大成 阿基米德重写本 算术

圆锥曲线论 几何原本 On the Sizes and Distances (Aristarchus)

On Sizes and Distances (Hipparchus) On the Moving Sphere 沙计算手册

学术中心

雅典学院 昔兰尼 亚历山大图书馆

受影响于

巴比伦数学 古埃及数学

施影响于

欧洲数学 印度数学 中世纪伊斯兰数学

时间表

古希腊数学家生活年代表

著名问题

阿波罗尼奥斯问题 化圆为方 倍立方

三等分角

参考资料

1.  欧几里得算法  CSND博客.2017-01-16[引用日期2018-08-10]

词条标签:

科学家 数学家 人物

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