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解析几何学的诞生-笛卡儿的数学史话

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:1637年,笛卡儿发表了《几何学》,它确定了笛卡儿在数学史上的地位。笛卡儿分析了几何学与代数学的优缺点,表示要去“寻求另外一种包含这两门科学的好处,而没有它们的缺点的方法”。笛卡儿把几何问题化成代数问题,提出了几何问题的统一作图法。《几何学》一书提出了解析几何学的主要思想和方法,标志着解析几何学的诞生。

解析几何学的诞生-笛卡儿的数学史话

笛卡儿1596年3月31日生于法国土伦省莱耳市的一个贵族之家,1650年2月11日卒于斯德哥尔摩。在笛卡儿所处的时代,代数还是一门比较新的科学,几何学的思维还在数学家的头脑中占有统治地位。1637年,笛卡儿发表了《几何学》,它确定了笛卡儿在数学史上的地位。

文艺复兴使欧洲学者继承了古希腊的几何学,也接受了东方传入的代数学。科学技术的发展,使得用数学方法描述运动成为人们关心的中心问题。笛卡儿分析了几何学与代数学的优缺点,表示要去“寻求另外一种包含这两门科学的好处,而没有它们的缺点的方法”。

在《几何学》卷一中,他用平面上的一点到两条固定直线的距离来确定点的距离,用坐标来描述空间上的点。他进而创立了解析几何学,表明了几何问题不仅可以归结成为代数形式,而且可以通过代数变换来实现发现几何性质,证明几何性质。

笛卡儿把几何问题化成代数问题,提出了几何问题的统一作图法。为此,他引入了单位线段,以及线段的加、减、乘、除、开方等概念,从而把线段与数量联系起来,通过线段之间的关系,“找出两种方式表达同一个量,这将构成一个方程”,然后根据方程的解所表示的线段间的关系作图。

在卷二中,笛卡儿用这种新方法解决帕普斯问题时,在平面上以一条直线为基线,为它规定一个起点,又选定与之相交的另一条直线,它们分别相当于x轴、原点、y轴,构成一个斜坐标系。那么该平面上任一点的位置都可以用(x,y)惟一地确定。帕普斯问题就化成了一个含两个未知数的二次不定方程。笛卡儿指出,方程的次数与坐标系的选择无关,因此可以根据方程的次数将曲线分类。(www.xing528.com)

《几何学》一书提出了解析几何学的主要思想和方法,标志着解析几何学的诞生。此后,人类进入变量数学阶段。

在卷三中,笛卡儿指出,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:方程正根的最多个数等于其系数变号的次数;其负根的最多个数(他称为假根)等于符号不变的次数。笛卡儿还改进了韦达创造的符号系统,用a,b,c,…….表示已知量,用x,y,z,…….表示未知量。

解析几何的出现,改变了自古希腊以来代数和几何分离的趋向,把相互对立着的“数”与“形”统一了起来,使几何曲线与代数方程相结合。笛卡儿的这一天才创见,更为微积分的创立奠定了基础,从而开拓了变量数学的广阔领域

正如恩格斯所说:“数学中的转折点是笛卡儿的变数。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,微分和积分也就立刻成为必要了。”

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