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その他の貢献と遺産

その他の貢献 物理学: ガウスの電磁気の法則、地磁気とガウス単位の研究。 複素数: ガウス整数、$a + bi$ と $a$ および $b$ の整数。 天文学と測地学: 惑星や彗星の軌道、ヘリオトロープ、ハノーバー測定。 アルゴリズム: イースターの日付を計算する方法。1805 による原稿では、 1965 で再発見され、今日ではすべての携帯電話で使用されている高速フーリエ変換。 思い出すために ガウスはブラウンシュヴァイクで貧乏に生まれ、公爵のもとで学び、ゲッティンゲンで生涯を過ごしました。 1 から 100 のペアを結合して追加: $1 + 2 + \cdots + n = \frac{n(n+1)}{2}$。 18 年に、彼は平方根のみを使用して 17 個の辺を持つ多角形を構築する方法を示しました。 彼は合同表記 $a \equiv b \pmod n$、時計とナインアウトの数学を作成しました。 彼は、次数 $n$ のすべての多項式が $n$ の複素根を持つことを証明しました。 素数の推定数: $\pi(x) \approx x / \ln x$。 彼は最小二乗法でケレスを再発見しました。これにより、平均が最良の推定値である理由がわかりました。 彼はこの法線曲線にガウス ベルという名前を付けました。 彼は、曲率をサーフェス内から測定できることを示しました。これが、完全な平面マップが存在しない理由です。 彼は行列式に名前を付け、連立方程式を解く消去法を整理しました。 適切に選択された 2 つの点 $\pm 1/\sqrt{3}$ を使用して、次数 3 までの多項式の正確な積分を計算しました。 すべてのトピックはカール・フリードリッヒ・ガウスによる · ← ガウス求積法: 2 点で積分 · 画像クレジット→

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*物理学*: 自然の特徴を読み解く

最大値または最小値の法則が出現しない限り、宇宙では何も起こりません。 — レオンハルト・オイラー 1744 ライプニッツとオイラーにとって、自然は可能な限り最善の方法で作られており、したがって規則に従います。私たちの中で 言語: 創造者の推論 (方法) は自然 (物理) の特性 (グラフィコの) の中にあり、そして それらを解読するのは私たち次第です (数学)。同じ図面がほとんど異なる場所に表示されます。 アルマジロの甲羅:六角形の板。オイラーの目コレクション 地球の地殻: 溶岩が冷えるときに形成される六角形の玄武岩の柱。オイラーの目コレクション ほぞ:やはり六角形の模様。オイラーの目コレクション オウムガイの殻: 対数螺旋。オイラーの目コレクション Egg: 楕円形の曲線が円弧のように圧力を分散します。オイラーの目コレクション ヒトデ: 五角形の対称。オイラーの目コレクション なぜ六角形がたくさんあるのでしょうか? 穴を残さずに平面を覆うのは、三角形、正方形、六角形の 3 つの正多角形だけです。 これらの中で、六角形は最も少ない境界線で最も多くの領域を囲むものです。分割するのが最も経済的な方法です。 空間は等しい部分にあり、それが数学者のトーマス・ヘイルズが 1999 で証明したものです。 オウムガイの螺旋はデカルトと直接の関係があります。デカルトは、それを最初に記述した人です。 1638からメルセンヌへの手紙。常に同じ速度で成長するため、殻のサイズが変化します。 形状を変えずに: デカルトの等角螺旋。ターンごとの成長を変更します。スポークとの角度はターンを通して同じままです。 このインタラクティブな図形を表示するには、JavaScriptを有効にしてください。 すべてのトピックはルネ・デカルトによる · ←「機能」という言葉 · 無限とゼロ除算 →

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その他の貢献と遺産

その他の貢献 完全なリストは本一冊分になります。いくつかのハイライト: オイラーの直線: すべての三角形で 垂心、重心、外心 が揃います。 オイラー・マスケローニ定数: $\gamma \approx 0{,}5772$、調和系列の差 そして自然対数。 力学と流体: 流体と剛体の回転に関するオイラーの方程式。 変分計算: 現代物理学の基礎であるオイラー ラグランジュ方程式。 特殊関数: 階乗を非整数に拡張するガンマ関数。 思い出すために オイラーはバーゼル、サンクトペテルブルク、ベルリンの間に住み、ほとんど目が見えない状態で作品の半分を制作しました。 彼は数学に $f(x)$、$e$、$i$、$\Sigma$ という表記を与え、$\pi$ を普及させました。 $\sum \frac{1}{n^2} = \frac{\pi^2}{6}$ と $e^{i\pi} + 1 = 0$ が見つかりました。 彼は、複利から生じ、自然対数の底となる数字を $e = \lim (1 + 1/n)^n$ と名付けました。 $e^{rt}$ とその公式を使用してバネ方程式を解きました。解は正弦波です。 ケーニヒスベルク橋を使用して、彼はグラフ理論を作成しました。 $V - A + F = 2$ では、すべてのクラシック フットボールに 12 の五角形がある理由を説明しました。 彼は素数を計算に結び付け、今日のインターネットを保護する定理を作成しました。 すべてのトピックはレオンハルト・オイラーによる · ← オイラーの定理と暗号 · 画像クレジット→ 画像のクレジットと出典.

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無限とゼロ除算

修道士で数学者のマリン・ メルセンヌはデカルトの親友でした。それは手紙を通してでした メルセンヌは、デカルトがフェルマーを含むヨーロッパの賢人たちと語ったという。次世代では、 イギリス人のジョン・ ウォリスは、1655 の無限を表す記号 $\infty$ を作成しました。 マラン・メルセンヌ(1588–1648):デカルトの友人であり、書簡を交わした相手。Claude Duflos による版画、フランス国立図書館 — パブリックドメイン。 ジョン・ウォリス(1616–1703):∞ 記号を作った数学者。David Loggan による版画(1678年)、Wellcome Collection、CC BY 4.0。 私たちは学校で規範、つまり決してゼロで割ってはいけないというルールを学びました。しかしそれはほとんど説明されていない なぜ。除数を徐々に減らしながら考えを組み立ててみましょう。 $$\begin{aligned} \frac{1}{0{,}1} &= 10 \\ \frac{1}{0{,}01} &= 100 \\ \frac{1}{0{,}001} &= 1\,000 \\ \frac{1}{0{,}0001} &= 10\,000 \\ \frac{1}{0{,}00001} &= 100\,000 \end{aligned}$$ 除数がゼロに近づくほど、結果は停止せずに大きくなります。その限界は無限であると言います。 $$\lim_{x \to 0^+} \frac{1}{x} = +\infty \qquad\qquad \lim_{x \to 0^-} \frac{1}{x} = -\infty.$$ 右側では、結果は $+\infty$ に増加します。左側の$-\infty$まで進みます。 1つもありません $1 \div 0$ の結果となる可能性がある数値であるため、ゼロによる除算は定義されていません。

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その他の貢献と遺産

その他の貢献 デカルトの渦: 彼にとって、惑星は各星の周りの物質の渦によって引きずられていました。ルネ・デカルト、哲学原理 · パブリック ドメイン 光学: 屈折の法則に加えて、レンズの理想的な形状、つまりプロファイルを持たせる必要があることを研究しました。 楕円または双曲線を使用して光を点に集中させます。 デカルトのフォリオ: 曲線 $x^3 + y^3 = 3axy$。フェルマーへの挑戦として彼が提案しました。 接線を見つけます。 物理学: 運動している物体が継続するという慣性原理のバージョンを定式化しました。 邪魔なものがなければ一直線。 **哲学:瞑想と哲学原則は、哲学の出発点となりました。 現代哲学。 思い出すために デカルトはフランス、オランダ、スウェーデンの間に住み、 フランス語で方法論を書きました。 みんなに読んでもらえるように。 彼は解析幾何学を作成しました。点はペア $(x, y)$ になり、図形は方程式になりました。 定規とコンパスを使って$\sqrt{a}$を作図する方法を示し、$x$、$y$、$z$、$x^3$の表記を修正しました。 符号の法則は、多項式が持つことができる正の根の数を示します。 多面体の頂点欠陥の合計は720°であり、式$V - A + F = 2$が導かれます。 彼は虹について説明しました。光線は太陽の反対側の点から 42° に蓄積されます。 それに伴い、ある数字を「聞き」、別の数字を「話す」 という関数というアイデアが生まれます。その言葉の由来は、 ラテン語のfunctusで、記号$f(x)$はオイラー(1734)です。 $1 \div 0$ は存在しません。ゼロに近く、$\frac{1}{x}$ は一方の $+\infty$ に、もう一方の $-\infty$ に逃げます。 すべてのトピックはルネ・デカルトによる · ← 無限大とゼロ除算 · 画像クレジット→ 画像のクレジットと出典.

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読み方: オイラー、分析の化身

補足資料 補足資料 オイラー、分析の化身 レオンハルト・ オイラー (1707 – 1783) はスイスのバーゼルで生まれました。プロテスタントの牧師である父親は彼に宗教の道に進むことを望んでいたが、この青年は当時ヨーロッパで最も偉大な数学者であったヨハン・ ベルヌーイの生徒で、彼はすぐに彼の才能を認め、数学を勉強させてくれるよう家族を説得した。 レオンハルト・オイラー、写真は1753。ヤコブ・エマニュエル・ハンドマン · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 1727 では、20 歳のときに、 彼はロシアに新しく設立されたサンクトペテルブルク科学アカデミーに行きました。そこでは、師匠の息子であるダニエル・ベルヌーイとニコラウ・ベルヌーイがすでに働いていました。 1738頃、病により右目の視力を失った。 1741 年にフリードリヒ大王の招待を受け入れ、25 年間をベルリンアカデミーで過ごしました。 1766 年に彼はサンクトペテルブルクに戻り、死ぬまでそこで過ごしました。帰還後間もなく、白内障でもう一方の目の視力を失いました。オイラーは生涯の最後の 17 年間をほとんど盲目のまま過ごしました。そして、この期間に彼はアシスタントに口述筆記し、頭の中で膨大な計算をしながら作品のほぼ半分を制作しました。 オイラーは、分析、数論、幾何学、力学、天文学、光学、音楽、造船など、ほぼすべてについて書きました。彼の本は非常に広く読まれたため、彼が使用した表記法の多くは私たちのものになりました。自然対数の底は $e$、円周と直径の比は $\pi$、$\sqrt{-1}$ は $i$、関数は $f(x)$、合計は $\Sigma$、小文字は $a$、$b$、$c$ です。角度 $A$、$B$、$C$ の反対側の三角形の辺。 三角法に関しては、決定的な著作は 1748 によるIntroductio in ananalysin immunorum (「無限解析入門」) でした。その中で、サインとコサインは、 任意の半径の円の部分であることをやめ、半径1の円上で測定される数値の関数になりました - まさにこの本の三角関数のサイクルです。三角法を指数関数に結び付ける有名な公式もあります。 $$e^{ix} = \cos x + i\operatorname{sen} x.$$オイラーは、1783 年にサンクトペテルブルクで 76 歳で亡くなりました。天文学者のフランソワ・アラゴは、「人間が呼吸し、ワシが空中で生命を維持するように、一見何の努力もせずに計算した」と述べた。そして同時代の人々は彼を分析の化身と呼びました。 出典: オイラー (MacTutor) · L. オイラー、無限解析の紹介 (1748)。

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読書: ポンスレ、刑務所で書かれた幾何学

補足資料 補足資料 ポンスレ、刑務所で書かれた幾何学 ジャン=ヴィクトル・ ポンスレ (1788 – 1867) はフランス東部のメスで生まれました。彼はパリの工科大学で記述幾何学の創始者であるガスパール・モンジュの生徒として学び、その後メスの軍事工学学校で学びました。 1812 では工兵大尉としてナポレオン軍のロシア侵攻に同行した。 ジャン=ヴィクトル・ポンスレ。スミソニアン博物館 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン モスクワからの撤退中に、彼はクラスノイの戦いで死亡したと推定され、最終的に捕虜となった。冬にヴォルガ川岸のサラトフまで徒歩で連れて行かれ、 彼は約 18 か月ほど監禁状態で過ごしました。本を使わずに、彼はモンジュから学んだことを記憶から再構成し、さらに前進しました。 彼は射影幾何学の開発を開始しました。これは、ある平面から別の平面に投影しても変化しない図形の特性の研究であり、デザルグとパスカルが17世紀に探求し始めたのと同じ特性です。 1814 にリリースされた彼はフランスに戻り、最初は円錐で外接する内接多角形に関する結果を発表し始めました。偉大な著作であるTraité des propriétés projectives des Figure (「図形の射影特性に関する論文」) は、1822 で出版されました。その中でポンスレは、点の配置や接線などの特性が投影によって保存されることを示し、 円錐の極と極の関係、 これは双対原理の基礎、つまり平らな射影幾何学では、「点」と「線」という言葉が交換されても、点と線に関するすべての定理が真のままであることを体系的に利用しました。 これらのアイデアは、メビウスとシャスルによって開発された 4 点の倍比 (または非調和) などの射影不変量の研究や、1872 で幾何学を保存する変換のグループによって幾何学を分類したフェリックス クラインのプログラムへの道を開きました。ポンスレは重要な技術者でもあり、油圧車輪を設計し、応用力学を教えました。 1867年にパリで死去。 出典: ポンスレ (MacTutor) · J.-V. Poncelet、Traité des proprietés projectives des Figures (1822)。

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読み方: フーリエと熱伝導

補足資料 補足資料 フーリエと熱伝導 ジャン=バティスト・ジョゼフ・ フーリエ (1768 – 1830) は、フランスのオーセールで仕立て屋の息子として生まれました。 10 歳になる前に孤児となった彼は、ベネディクト会の修道士が運営する市内の軍事学校で教育を受けました。少年の頃、彼は他の都市の司祭が使用する説教を書き、13 歳で数学を発見し、すぐに優れた成績を収めました。彼はベネディクト会に入る準備をしていましたが、1789 の革命により計画が変更されました。 ジョゼフ・フーリエ、ジュリアン=レオポルド・ボイリーの版画。ジュリアン=レオポルド・ボイリー · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン フーリエは革命運動に熱心に参加し、1794 のテロでギロチンにかけられそうになりました。パリに師範学校と専門学校が設立され、彼は教授となり、自分を有名にする仕事を始めました。この時から、ニュートンが始めた問題である代数方程式の実根を分離する彼の方法が始まりました。 1798 ではナポレオンのエジプト遠征に同行し、カイロ研究所の書記として工学業務を指揮し、エジプト学の専門家となりました。フランスに戻った彼はグルノーブルのイゼール県の知事に任命され、そこで1804から1807の間、 固体内の熱の伝播を研究しました。彼が見つけた方程式を解くために、 彼は温度をサインとコサインの無限和として書きました。これは、べき乗の代わりに周期関数を使用するため、テイラーとは異なる級数展開のタイプです。 「コーナー」を持つ関数であっても、この方法で記述できるという考えは、1807 の記憶を留保付きで受け取ったラグランジュとアカデミーの他のメンバーにとってはばかげているように思えました。フーリエはそう主張し、1822 で数理物理学の画期的な理論分析を発表しました。結局フーリエ級数は、関数、収束、積分の概念の完全な改訂を必要とすることになりました - ディリクレ、リーマン、カントールが熱心に取り組んだ研究です - そして今日、それらは音楽や画像の圧縮、地震の解析、磁気共鳴など、あらゆるところに使われています。フーリエは1830年にパリで亡くなった。 この章の波はまさにフーリエ部分です。$\operatorname{sen} x$、$\frac{1}{3}\operatorname{sen} 3x$、$\frac{1}{5}\operatorname{sen} 5x$…を追加すると、曲線はますます方形波に似てきます。 フーリエ級数の部分和: 1、3、および 10 項を使用すると、正弦の合計は方形波に近似します。 このインタラクティブな図形を表示するには、JavaScriptを有効にしてください。 出典: フーリエ (MacTutor) · J. Fourier、Théorie Analytique de la Chaleur (1822)。

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読書: ボルツァーノ、数学に逃げた司祭

補足資料 補足資料 ボルツァーノ、数学に逃げ込んだ司祭 ベルナール・ ボルツァーノ (1781 – 1848) は、 当時オーストリア帝国の一部であったプラハで生まれ、亡くなりました。彼はカトリックの司祭であり、宗教哲学の教授でしたが、平和主義者で社会秩序に批判的な彼の思想は教会と政府の不興を買いました。1819 に彼は教授職を失い、執筆活動をしながら離れて暮らし始めました。数学は彼の避難所となり、同時代人は彼の本をほとんど読まなかった。 ベルナルド・ボルツァーノ。作者不明 · ウィキメディア コモンズ · パブリック ドメイン 1817 で彼はRein Analytischer Beweis (“Purely Analytical Proof”) を発表し、そこで図面に頼ることなく 区間内で符号を変える連続関数が相殺されること、つまり現在の中間値定理を実証しました。そのためには、 幾何学的直観に頼らない連続性の定義が必要でした。ボルツァーノは、フェリックス・クラインが彼を「算術演算の父」と呼ぶほど、分析における厳密さの必要性を早くから認識していました。彼とコーシーは面識はありませんでしたが、限界、連続性、収束について非常によく似た定義に到達しました。彼らの名を世に知らしめたのは、より権威のあるコーシーだった。 1834 では、 ボルツァーノは区間上で連続し、 そのどの点にも導関数がない関数を構築しました。この例は未公開であり、最終的に功績は数十年後にこれらの結果を再発見したヴァイエルシュトラス に与えられました。他の研究も同じ運命をたどりました。今日、 私たちはこれをボルツァーノ・ワイエルシュトラスの定理と呼んでいます。これは、無限の要素を含むすべての限定された集合が少なくとも 1 つの累積点を持つことを保証し、級数の収束基準の 1 つはコーシーにちなんで名付けられています。 遺作となった著書無限のパラドックス (1851) の中で、ボルツァーノは、0 と 1 の間には0 と 2 の間にあるのと同じくらい多くの実数があることを示しました - $x$ を $2x$ に関連付けるだけです - または同じ数の点1センチか2センチのセグメントで。ガリレオによる観察を再開すると、彼は無限集合をそれ自体の一部に対応させることができることを認めました。彼は、実数の無限性は整数の無限性とは別の種類であることを直観したようで、これを正確に実現できるのはカントールだけです。ボルツァーノが「砂漠で叫ぶ声」だったと言われるのも無理はない。 出典: ボルツァーノ (MacTutor) · バーナード ボルツァーノ (スタンフォード哲学百科事典)。