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标题: 数学家的故事之高斯 [打印本页]

作者: 丫丫爱数模    时间: 2009-9-7 23:58
标题: 数学家的故事之高斯
本帖最后由 丫丫爱数模 于 2009-9-8 00:01 编辑
) ?# i0 K" m4 G1 x8 P. g+ A% G9 O- W- N% o4 R
[quote]高斯-被譽為「數學王子」的德國大數學家,物理學家和天文4 w& @4 i$ z+ q6 O8 v8 a' d" n1 Q
    學家。
/ z* R, t! h* G* T- {: m$ z
  e( q, k$ W8 V" [& k& V4 F  德國大數學家高斯 ( Carl Friedrich Gauss 1777-1855 ) 是德國最偉
( c5 h8 a* C; U: E( Y9 j7 t大,最傑出的科學家,如果單純以他的數學成就來說,很少在一門
  g: \% P* G4 W5 f0 R( |數學的分支裡沒有用到他的一些研究成果。; \% r" V$ \% v. j2 L

6 V. r2 [* p) r1 V3 J9 |      
2 ^' a: `) C* l( L  J6 \; {0 n
- p3 Z: e1 J# ~貧寒家庭出身% l4 o# n2 `4 u% E5 I; U0 G
, K& W, R" ^) @" K) o, p
  高斯的祖父是農民,父親除了從事園藝的工作外,也當過各色* e8 D; _9 @* h9 J4 E
各樣的雜工,如護堤員、建築工等等。父親由於貧窮,本身沒有受1 M) N" I/ y5 i
過什麼教育。
$ z2 V9 U% l; [3 n; f/ V
6 o7 c  ]: j$ ]: u+ C  母親在三十四歲時才結婚,三十五歲生下了高斯。她是一名石
( b& p1 R' v! D匠的女兒,有一個很聰明的弟弟,他手巧心靈是當地出名的織綢能
! B2 ~+ l2 C- p2 Y  A4 q手,高斯的這位舅舅,對小高斯很照顧,有機會就教育他,把他所4 i$ @6 V8 ]- Y' G' d6 {9 h6 O0 n
知道的一些知識傳授給他。而父親可以說是一名”大老粗”,認為
; T1 E& T; Z7 E& K" c只有力氣能掙錢,學問對窮人是沒有用的。/ ]3 G4 E7 c  |! @' p- l- w* |
$ V  E  j9 y+ z$ s3 z. K8 s
  高斯在晚年喜歡對自己的小孫兒講述自己小時候的故事,他說- B! l/ |9 A* ?8 [$ ?) `1 t
他在還不會講話的時候,就已經學會計算了。$ n( \4 z# f3 E, M3 ~* e: f
! V- _  ~2 M* X4 [$ D$ \
  他還不到三歲的時候,有一天他觀看父親在計算受他管轄的工
* |: y! F3 T* U% S5 C! T) q人們的周薪。父親在喃喃的計數,最後長嘆的一聲表示總算把錢算8 l$ u4 y. r5 Y& H% ]0 f6 ?3 Q
出來。+ `9 N/ n5 B5 K" L. d7 t

( R" A; |) S4 |) y' l  父親唸出錢數,準備寫下時,身邊傳來微小的聲音:「爸爸!" D2 T# [* o( _0 D5 G! Q+ j3 F
算錯了,錢應該是這樣.....。」
3 }9 R& I7 H4 J7 N
! l5 t& j0 g/ `" B) G  父親驚異地再算一次,果然小高斯講的數是正確的,奇特的地& y. W; ~# ^: @9 G$ K
方是沒有人教過高斯怎麼樣計算,而小高斯平日靠觀察,在大人不
' C3 P7 f5 p# u7 _7 b. L知不覺時,他自己學會了計算。8 h( \: b9 R3 w/ x

: }, a2 D: e5 g4 t  另外一個著名的故事亦可以說明高斯很小時就有很快的計算能
) d, |; Q: k& A% W6 X1 Y力。當他還在小學讀書時,有一天,算術老師要求全班同學算出以
% f5 U6 c- _& q+ @8 y下的算式:
" z; H% Y2 Y& Q8 C; J0 w) T. V  1 + 2 + 3 + 4 + ....+ 98 + 99 + 100 = ?
8 T: j; A  K$ O8 J" L在老師把問題講完不久,高斯就在他的小石板上端端正正地寫下答' k. B/ c0 u0 G3 z
案5050,而其他孩子算到頭昏腦脹,還是算不出來。最後只有高斯
. i. w0 I& \5 e7 p6 x3 @的答案是正確無誤。1 V3 R$ x  b* g1 F, T1 A8 B
; v) i! W) Q; D7 [
  原來  1 +100= 101/ C* [1 A5 m/ ]6 s
      2 + 99 = 101' T3 \' u, q1 B1 y1 q( b
      3 + 98 = 101* I! T9 `. U% A2 B+ a' J
       .: ~2 r9 V: C* o* T  I7 b; L
       .
/ ]4 N( a: g# J5 \0 m' g) w! A       .
' t+ V5 ]  M, J% d1 I6 r% b6 b      50 + 51 = 101
+ R& `- ~/ m5 b- o# z% r8 B" }, U3 M0 Y$ E4 d5 B
  前後兩項兩兩相加,就成了50對和都是 101的配對了
3 i9 _8 N( X% j) K# r4 z5 v4 C即 101 × 50 = 5050。) V- c# U( i9 w, K+ D" }

6 Y4 w1 y: h% L' Y) P+ }% \  按:今用公式/ W& z5 c3 ^: _* |
         ' u. j/ T- y% ^# q/ r9 i
    表示 1 + 2 + ... + n
8 ]! v. N; o. r$ T5 k& Z5 d  v4 q: @% k. A& L8 k
  高斯的家裡很窮,在冬天晚上吃完飯後,父親就要高斯上
$ S: ^. I0 _' v+ [3 g4 c  h床睡覺,這樣可以節省燃料和燈油。高斯很喜歡讀書,他往往) W/ l# w3 X' Z- Q; E# g7 Q& G+ S
帶了一梱蕪菁上他的頂樓去,他把蕪菁當中挖空,塞進用粗棉
/ i5 r" d$ n( o$ X7 R捲成的燈芯,用一些油脂當燭油,於是就在這發出微弱光亮的. h; X" F6 R0 L9 X# a# Z
燈下,專心地看書。等到疲勞和寒冷壓倒他時,他才鑽進被窩
, y1 l% l4 C. Y& [% b+ @( Z睡覺。
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9 I$ m' U8 Y1 g; l- K* k! a5 F  高斯的算術老師本來是對學生態度不好,他常認為自己在6 j& E- j$ j4 }( w: H7 e% V& Q, ]
窮鄉僻壤教書是懷才不遇,現在發現了「神童」,他是很高興2 Z+ E% {( a5 w$ y
。但是很快他就感到慚愧,覺得自己懂的數學不多,不能對高
; v( X5 K0 W) b  Z斯有什麼幫助。* G/ r8 S1 Y6 v1 T* N7 q

& h- q# K; L$ b" @7 E4 h  他去城裡自掏腰包買了一本數學書送給高斯,高斯很高興
5 F' d4 \6 X6 ?3 O+ @9 F' a% ~& I和比他大差不多十歲的老師的助手一起學習這本書。這個小孩
8 i2 r" q9 l3 \+ ~  i2 I和那個少年建立起深厚的感情,他們花許多時間討論這裡面的
/ G. |2 x2 Z3 {3 o0 ]東西。
- F7 M$ D% ~2 ?! r/ I( J
+ n, O8 H& S: d3 T8 e' [/ B' I9 `  高斯在十一歲的時候就發現了二項式定理 ( x + y )n的一般
% E6 Q& B! M& o情形,這裡 n可以是正負整數或正負分數。當他還是一個小學生
% t/ {* Y0 x8 S時就對無窮的問題注意了。
3 a& {# M$ s7 {: L! q* H
% }  M, m& Y; a& [: _' T  有一天高斯在走回家時,一面走一面全神貫注地看書,不6 _' e0 l- Z; I) C! v4 j
知不覺走進了布倫斯維克 ( Braunschweig ) 宮的庭園,這時布倫2 F, m& j6 D- w$ Q, t& ?' E3 \6 ^
斯維克公爵夫人看到這個小孩那麼喜歡讀書,於是就和他交談' z9 ?8 R4 Q. h4 x8 O( p" i- W1 |
,她發現他完全明白所讀的書的深奧內容。
$ p! ~5 T6 K  i+ k8 M
$ V* l9 J5 j% Q& D  公爵夫人回去報告給公爵知道,公爵也聽說過在他所管轄
. P  j' O$ @. S- |% p2 B的領地有一個聰明小孩的故事,於是就派人把高斯叫去宮殿。
! A% r; L  q, c1 W0 {- `4 D% Q% e5 Z1 `1 H7 s
  費迪南公爵 ( Duke Ferdinand ) 很喜歡這個害羞的孩子,也5 S( K5 |; J" J5 a( @8 D
賞識他的才能,於是決定給他經濟援助,讓他有機會受高深教
  m" Y& V4 h/ V; M  C9 e. w" L育,費迪南公爵對高斯的照顧是有利的,不然高斯的父親是反
- p2 D6 L0 o' X; S5 q% \8 q8 @對孩子讀太多書,他總認為工作賺錢比去做什麼數學研究是更
; i' ]0 g% h" Z" `. J3 G) m+ T# G有用些,那高斯又怎麼會成材呢?# o  M/ Y' z& ~2 I

, d, m3 [- t9 @2 u- f+ q) C; p高斯的學校生涯
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1 f; w  F9 C$ l, k1 Y' E* T- D  在費迪南公爵的善意幫助下,十五歲的高斯進入一間著名
% J% O2 f2 I7 j. x' o的學院(程度相當於高中和大學之間)。在那裡他學習了古代6 @  v$ Y& J$ ?+ T# E
和現代語言,同時也開始對高等數學作研究。, W/ U# E5 T$ f+ R4 q
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  他專心閱讀牛頓、歐拉、拉格朗日這些歐洲著名數學家的
+ V. j. k7 N. \0 J, |7 ?: y* J# ^作品。他對牛頓的工作特別欽佩,並很快地掌握了牛頓的微積* u: _. x5 X* L
分理論。
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  1795年10月他離開家鄉的學院到哥庭根 ( Gottingen )去念大9 u" G: x0 T, f4 c. |+ u5 N
學。哥庭根大學在德國很有名,它的豐富數學藏書吸引了高斯
2 A% v0 y) u' L9 A6 v. I。許多外國學生也到那裡學習語言、神學、法律或醫學。這是/ R! S! t$ i2 G
一個學術風氣很濃厚的城市。4 t1 m; u! I% B+ U/ O
7 r5 K) s' _9 K/ [# p6 K
  高斯這時候不知道要讀什麼系,語言系呢還是數學系?如3 |2 |! G( M* {( N' \  f$ N
果以實用觀點來看,學數學以後找生活是不大容易的。
6 s) P0 g$ _5 N: @% p+ C2 m- q, J
1 ]6 d6 p# C" A9 L) [% U  可是在他十八歲的前夕,現在數學上的一個新發現使他決
- I- A" }7 m- @定終生研究數學。這發現在數學史上是很重要的。2 G: f0 n1 k+ k. g+ J

1 ?' `' a* s# c- C  我們知道當 n ≧ 3 時,正 n 邊形是指那些每一邊都相等,! Z; P! V9 ^/ I) x
內角也一樣的 n 邊多邊形。
6 @- R2 k9 ?2 }& h- S. N' B. c! T. p
  希臘的數學家早知道用圓規和沒有刻度的直尺畫出正三、0 \6 E: i& I, i- Z
四、五、十五邊形。但是在這之後的二千多年以來沒有人知道
. e* C3 U+ v8 f$ G: E怎麼用直尺和圓規構造正十一邊、十三邊、十四邊、十七邊多
4 o0 q+ V. u1 O- l邊形。8 Z/ G) ~8 ]: k% x

. r* \# }) b( p. ]  還不到十八歲的高斯發現了:一個正 n 邊形可以用直尺和$ d$ X/ E2 A0 c+ y) o7 ^
圓規畫出當且僅當 n 是底下兩種形式之一:" B9 W8 a3 x  V/ k3 P, g3 W
  
% A! i$ M) G) A6 Q     k= 0,1,2, ...
8 S2 R" }1 q5 I# i- v6 o4 q/ i4 w4 d. c0 Y7 t- R( j% `
  十七世紀時法國數學家費馬 ( Fermat ) 以為公式: a( C0 l# {6 Y' y5 G
在 k = 0, 1, 2, 3, ....給出素數。(事實上,目前只確定 F0,F1,F2,F4
3 n# Q6 ^* a: B% `: y5 o6 X* Z是質數,F5不是)。
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  高斯用代數方法解決了二千多年來的幾何難題,而且找到
: x% B& G4 i; p, m正十七邊形的直尺與圓規的作法。他是那麼的興奮,因此決定; c% u& o; `' M" j* H) T8 A8 w2 D
一生研究數學。據說,他還表示希望死後在他的墓碑上能刻上" T% s: a% M- o5 e' Q, n6 R" B
一個正十七邊形,以紀念他少年時最重要的數學發現。
+ ]/ V) J7 E$ ]
0 E8 I3 s" x3 j0 _% b1 C  1799年高斯呈上他的博士論文,這論文證明了代數一個重% J7 Z5 @" `( I
要的定理:任何一元代數方程都有根。這結果數學上稱為”代
" ?! i) F* \. M數基本定理”。$ Q- e- s' O# w5 O( b! N3 F

& q; i% J  E# j- ~* K6 {5 I  事實上在高斯之間有許多數學家認為已給出了這個結果的7 N4 Q6 x/ V4 @& M! \5 }) D8 J
證明,可是沒有一個證是嚴密的,高斯是第一個數學家給出嚴- L, L0 G" Y, e9 \! m2 i# x
密無誤的證明,高斯認為這個定理是很重要的,在他一生中給8 b& p  G* O. `0 k  N  ^' Q; n% T
了一共四個不同的證明。高斯沒有錢印刷他的學位論文,還好
4 ^3 m' g/ A  V& {+ ]費迪南公爵給他錢印刷。8 m& J+ ?' p& U
8 v! u: T; V' x# j4 l" X
  二十歲時高斯在他的日記上寫,他有許多數學想法出現在
7 Y& z& \4 m; N0 o- n腦海中,由於時間不定,因此只能記錄一小部份。幸虧他把研
  f" p+ a5 m( r究的成果寫成一本叫<算學研究>,並且在二十四歲時出版,
) x0 j9 B& \. o+ s- b4 B這書是用拉丁文寫,原來有八章,由於錢不夠,只好印七章,& p: j$ h2 O5 k8 o. c" B& U2 y  b
這書可以說是數論第一本有系統的著作,高斯第一次介紹”同- m4 v6 C8 b, Q- r7 G
餘”這個概念。$ w; ]5 k1 v# i
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这是  高斯
作者: winforever    时间: 2009-9-9 18:17
给 了我很大 鼓励。
作者: shakenbaby216    时间: 2009-11-19 23:06
请问看不到公式,是怎么回事?就是知道那个地方有公式,但是看不到
作者: kobetan    时间: 2010-1-19 22:54
高斯,数学牛人啊!!!!!
作者: weixinmaths    时间: 2011-6-20 11:09

作者: 莫相离 ̄    时间: 2011-8-31 22:08

作者: shuxuezaozhuang    时间: 2011-9-17 09:40
xie xie le!!
作者: shuxuezaozhuang    时间: 2011-9-18 12:36
谢谢了!!
作者: 尼采的右手    时间: 2011-10-25 01:24

作者: 782915935    时间: 2011-12-11 12:53

作者: 花如梦    时间: 2012-9-12 23:42
很就会算数,数学天才,




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