徐傳勝
數(shù)與形是數(shù)學(xué)中兩個最基本的研究對象,我們在研究問題時,往往喜歡把數(shù)與形結(jié)合起來.
借助圖形思維將代數(shù)學(xué)與幾何學(xué)完美結(jié)合者首推法國數(shù)學(xué)家笛卡兒( 1596-1650)和費馬(1601-1665).
1.笛卡兒與解析兒何.
笛卡兒是一位杰出的近代哲學(xué)家,是近代生物學(xué)的奠基人,是一流的物理學(xué)家,
笛卡兒試從三種不同途徑研究數(shù)學(xué):從哲學(xué)角度,把數(shù)學(xué)方法看作是在一切科學(xué)領(lǐng)域建立真理的基礎(chǔ):從自然科學(xué)角度,廣泛研究了力學(xué)、靜力學(xué)、光學(xué)和生物學(xué)等,其《幾何學(xué)》就有一部分涉及光學(xué);從數(shù)學(xué)應(yīng)用角度,致力于尋找數(shù)學(xué)的應(yīng)用價值,這迥別于古希臘學(xué)者,
笛卡卜兒對當(dāng)時幾何學(xué)和代數(shù)學(xué)的研究方法進(jìn)行了較為詳盡的分析和比較.雖然幾何圖形易于展示某些事物的性質(zhì),但他認(rèn)為“古人幾何學(xué)”只限于形象,尤其對歐兒里得幾何的每個證明都要求某種奇巧想法而深感不安,
笛卡兒看到了代數(shù)學(xué)具有作為普遍科學(xué)方法的潛力,認(rèn)識到其程序機械化和減少工作量之價值.他認(rèn)為當(dāng)時的代數(shù)學(xué)嚴(yán)重受到了公式和法則之束縛,完全不像一門改進(jìn)思想的科學(xué).鑒于此,笛卜兒對幾何學(xué)、代數(shù)學(xué)進(jìn)行了有機融合,從而創(chuàng)立了解析幾何,
笛卡兒解析兒何思想有兩個基本觀點:一是坐標(biāo)觀點,用坐標(biāo)表爪點的位置,從而把坐標(biāo)通過點動成線具體運川到曲線(或直線)方程建立上:二是把有關(guān)聯(lián)的兩個變數(shù)的任意代數(shù)方程,看成平面上的一條曲線(或直線).這樣運動就進(jìn)入了數(shù)學(xué),從而為微積分產(chǎn)生奠定了理論基礎(chǔ).
2.費馬與解析幾何,
費馬出身于商人家庭,有幸接受了良好教育并當(dāng)上圖盧茲大法官.為避免社會動蕩時期政治風(fēng)波之影響,費馬將業(yè)余時間全都用于閉門讀書,被稱為“業(yè)余數(shù)學(xué)家之王”.他只對能夠創(chuàng)造未被他人觸及的定理所帶來的那種愉悅而感到滿足.解析幾何、微積分、概率論和數(shù)論,不管是哪個數(shù)學(xué)分支的成就都可以讓費馬在數(shù)學(xué)殿堂占有一席之地.
費馬的相關(guān)研究不僅使網(wǎng)錐曲線從圓錐附屬地位解放出來,而且構(gòu)建了曲線(或直線)和代數(shù)方程的對應(yīng)關(guān)系,給l代數(shù)方程的一般表示方法和研究工具.
雖然笛卡兒和費馬都研究了解析幾何,但其基本思想、研究目的和研究方法卻有著不同.費馬主要是繼承古希臘幾何學(xué)思想,未能完全擺脫阿波羅尼奧斯靜態(tài)研究幾何曲線的影響,而笛卡兒則是從批評古希臘傳統(tǒng)出發(fā),為幾何學(xué)注入了新活力.雖然用方程表示曲線(或直線)之思想在費馬的研究中較為明顯,但真正發(fā)現(xiàn)代數(shù)方法威力者應(yīng)是笛卡兒,
后來,解析幾何得以迅速發(fā)展.至19世紀(jì)80年代,古典解析幾何已逐步向向量分析或向量代數(shù)方向發(fā)展.歷史研究表明:笛卡兒方法論原理旨在尋求發(fā)現(xiàn)真理的一般方法,其《幾何學(xué)》思路與傳統(tǒng)方法大相徑庭.他主張“汲取幾何學(xué)和代數(shù)學(xué)中一切最好的東西,互相取長補短”.而解析幾何像一座橋梁,使得兩個彼此相隔的領(lǐng)域(即幾何學(xué)與代數(shù)學(xué))在笛卡兒、費馬那里實現(xiàn)了和諧統(tǒng)一,使之互相吸取了新鮮的活力:既可使幾何目的通過代數(shù)達(dá)到,又可給代數(shù)概念以幾何解釋.解析幾何方法由于具有解決各類問題的普遍性,現(xiàn)已成為幾何研究中的基本方法之一。
中學(xué)生數(shù)理化·七年級數(shù)學(xué)人教版2015年3期