想象一下,在一个家庭聚会上,大家围坐在晚餐桌前讨论微积分的场景。这听起来可能很不寻常,直到了解到伯努利家族的传奇。这个家族被誉为数学界的王朝,他们对数学的深刻理解和贡献彻底改变了科学的面貌。这引发了一个思考:伯努利家族的显赫是否仅仅因为他们的天赋,还是他们恰好生活在一个数学迅速发展的黄金时代?这个家族诞生了至少八位著名的数学家,包括微积分、微分方程、概率论和流体力学等领域的先锋人物雅各布、约翰和丹尼尔·伯努利。接下来,将探索这个家族成员的人生和成就,以及他们是如何塑造数学和物理学早期发展的。
雅各布·伯努利(-)
在17世纪末,雅各布·伯努利作为伯努利家族中的一位杰出人物,以其对数学的深刻洞察而闻名。他首次向世界介绍了数学常数e,显示出他非凡的才智。雅各布的主要作品《猜想艺术》(ArsConjectandi),彻底改变了概率论的研究方法,成为该领域的里程碑。
出生于一个经营香料生意并在巴塞尔担任市议员的家庭,雅各布最初在巴塞尔大学追求神学和哲学学位。然而,是对勒内·笛卡尔和布莱士·帕斯卡著作的阅读点燃了他对数学的热情。这种热情最终促使他在年成为巴塞尔大学的数学教授,期间他与当时的数学巨匠,包括戈特弗里德·莱布尼茨、克里斯蒂安·惠更斯和瓜利尔莫·德·洛皮塔尔等进行了深入的学术交流。
他最著名的工作是在概率论和组合学上,特别是他的书《猜想艺术》,这本书在他去世后的年出版。在这本书中,他引入了期望值的概念、大数定律、伯努利分布和伯努利试验。他还证明了二项式定理适用于任何有理指数,并导出了许多重要的公式和恒等式,涉及二项式系数,如帕斯卡三角形、范德蒙恒等式和楚-范德蒙恒等式。
雅各布·伯努利还对变分法(calculusofvariations)做出了重要贡献。变分法是研究如何找到某些量的最大值或最小值的函数或形状的数学理论。他解决的第一个著名问题是最速降线问题,这个问题涉及找到两点之间在重力作用下物体下降路径的最快曲线。他还解决了等周问题,即寻找给定长度围成的最大面积曲线的问题。他为自己的名字所代表的“8”字形曲线命名为“lemniscate”,并研究了其性质。
雅各布曾说,
我凭爪子认出了狮子。
Irecognizethelionbyhispaw.
#热点引擎计划#我们通常通过智力的表现来识别一个人的天赋,但是对于雅各布·伯努利来说,人们可能会质疑他的成就是真正的天才还是仅因为他投身于数学这一当时正处于兴起阶段的领域。雅各布在年逝世,时年50岁,死因是肺结核。他安葬在巴塞尔大教堂的回廊里,墓志铭上刻着“Eademmutataresurgo”,意为“虽经改变,我依旧如故地复苏”。他的墓碑上刻有一个lemniscate符号,作为对他在数学领域成就的象征。雅各布和约翰·伯努利在讨论数学
约翰·伯努利(–)
约翰·伯努利,雅各布的弟弟,是一个在家族中才华显赫的人物的典范。尽管他开始时似乎处在兄长辉煌成就的阴影之下,约翰却在数学,尤其是微积分领域,展现了自己的天赋和创新能力。他的个性中蕴含着挑战精神,甚至勇于通过书信向数学巨人莱布尼茨提出挑战。
成为伯努利家族中一名极具成就的成员,约翰不仅在巴塞尔大学继承了兄长的数学教授职位,还曾在格罗宁根大学、巴黎科学院和圣彼得堡帝国科学院担任重要职务。他与莱布尼茨的紧密合作及与艾萨克·牛顿的竞争。
约翰·伯努利在微积分的早期发展中扮演了核心角色,他的微积分知识主要来源于莱布尼茨。他成功地将微积分的原理应用于广泛的领域,比如分析粒子的运动、研究钟摆的摆动、探究悬挂链条的行为,以及理解光线如何弯曲。约翰在数学的若干关键领域展示了深厚的专业知识,特别是在处理变量分离、运用指数函数的微积分方法,以及应用有限差分法方面具有高超的技巧。
他的一项重要成就是发现了微积分中的一个基础概念——微积分的基本定理,这一定理揭示了积分与导数之间的直接联系,即一个函数的积分过程可以通过其导数来反向操作。
约翰·伯努利还在变分法方面做出了贡献,与他的兄弟雅各布一起。他独立解决了最速降线问题,并提出并解决了等时问题,该问题寻找一个特殊的曲线使得粒子从任何初始位置落到最低点所需的时间都相同。他还引入了欧拉-拉格朗日方程,这是寻找方程极值的主要工具。
约翰不仅仅
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