牛顿与数学
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牛顿与数学
朗
读
1642
年的圣诞节前夜,在英格兰
林肯郡沃尔斯索浦的一个农民家庭里,
牛顿
出
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生了。牛顿是个
早产儿
,谁也
没有料到这个看起来微不足道的小东西会成为了一位
震古烁今
的科学巨人,并且活到了
85
岁的高龄
。
牛顿出生前三个月父亲就去世了。在他两岁时,母亲改嫁。
大约从
5
岁开始,
< br>牛顿被送到公立学校读书,
12
岁进入中学。少年时代的
牛顿并不是神童,他资质平
常,成绩一般,但他喜欢读书,喜
欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物,
并从中受到
启发,自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意,如风车,木钟,折叠式提灯
等等。他还制造了一个小水钟。每天早晨,小水钟会自动滴水到他脸上,催他起床。
后来,迫于生活,母亲让牛顿停学在家务农。但牛顿对务农并不感兴趣,一有
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机会便埋首书卷。终于牛顿的好学精神感动了舅父,于是舅父劝服
了母亲让牛顿复
学。牛顿又重新回到了学校。
牛顿<
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19
岁进入剑桥大学,在这里,牛顿开始接触到大量的科学著作,
如欧几里
德的《几何原本》,笛卡儿的《几何学》,沃利斯的
《无穷算术》,巴罗的《数学
讲义》以及韦达等许多数学家的
著作。
1665
年剑桥大学授予牛顿大学学士学位的称
号。
1669
年年仅
26
岁的牛顿
晋升
为数学教授。
牛顿非常勤奋,他一生中的绝大部分时间是
在实验室度过的,他常
通宵达旦
地
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做实验,有时一连六个星期都在实验室工作,不分白天和黑夜,直到把实验做完为
止。后来牛顿终于成为了伟大的科学家,为自然科学的发展做出了巨大
的贡献。在
牛顿的全部科学贡献中,数学成就占有突出的地位
。让我们来看看他在数学方面的
成就。
他数学生涯中的第一项创造性
成果就是发现了二项式定理。根据牛顿本人回忆,
他是在
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1664
年和
1665
年间的冬天,在研读沃利斯博士的《无穷算术》并试图修改他
的求圆面积的级数时发现这一定理的。
微积分的创立是牛顿最卓越的数学成就。牛顿为解决运动问题,才创立这种和
物理概念直接联系的数学理论的,牛顿称之为
流数术
。它所处理的一些具体问题,
如切线问题、求积问题、瞬时速度问题以及函数的极大和极小值问题等,在牛顿前
已经得到人们的研究了。但牛顿超越了前人,他站在了更高的角度,
对以往分散的
努力加以综合,将自古希腊以来求解无限小问题
的各种技巧统一为两类普通的算法:
微分和积分,并确立了这
两类运算的互逆关系,从而完成了微积分发明中最关键的
一步
,为近代科学发展提供了最有效的工具,开辟了数学上的一个新纪元。
1707
年,牛顿的代数讲义整理后出版,定名为《普遍算术》。
他主要讨论了代数基础及其(通过解方程)在解决各类问题中的应用。书中
陈
述了代数基本概念与基本运算,用大量实例说明了如何将各
类问题化为代数方程,
同时对方程的根及其性质进行了深入探
讨,引出了方程论方面的丰硕成果,如,他
得出了方程的根与
其判别式之间的关系,指出可以利用方程系数确定方程根之幂的
和数,即
牛顿幂和公式
。
牛顿对解析几何与综合几何都有贡献。他在
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1736
年出版的《解析几何》中引入
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了曲率中心,给出密切线圆(或称曲线圆)概念,提出曲率公式及计算曲线的曲率