变 量 之 间 的 极 大 、 极 小 问 题 得 到 彻 底 解 决 , 数 学 界 为 此 欢欣 鼓 舞 。正 当 人 们 额 手 称 庆 之 际 , 有 人 向 刚 刚 静 止 的 水 面 扔 进一 颗 不 大 不 小 的 石 子 , 却 掀 起 一 场 轩 然 大 波 :1696 年 , 瑞 士 巴 塞 尔 城 一 名 29 岁 的 医 生 向 全 欧 数 学家 挑 战 :“ 设 在 垂 直 平 面 内 有 任 意 两 点 , 一 个 质 点 受 地 心引 力 的 作 用 , 自 较 高 点 下 滑 至 较 低 点 , 不 计 摩 擦 , 问 沿 着什 么 样 的 路 线 滑 , 所 花 时 间 最 短 ?”这 个 问 题 可 以 取 屋 顶 排 水 设 喻 : 如 果 屋 脊 与 屋 檐 的 位置 不 变 , 做 成 什 么 样 的 坡 形 , 排 水 最 快 ? 外 行 人 从 简 单 的生 活 经 验 出 发 , 可 能 会 直 观 地 迅 速 得 出 答 案 , 认 为 理 所 当然 地 应 将 屋 面 做 成 直 线 状 坡 形 。但 是 , 敏 感 的 数 学 大 师 们 立 即 预 感 到 这 个 问 题 的 潜 在力 量 , 眼 见 一 种 新 颖 的 数 学 思 想 正 在 萌 动 , 也 许 不 久 之后 , 会 有 意 想 不 到 的 特 异 分 支 在 数 学 领 域 中 破 土 而 出 。 当时 , 连 数 学 界 泰 斗 54 岁 的 牛 顿 和 50 岁 的 莱 布 尼 茨 等 人 都被 卷 入 这 场 智 力 争 斗 的 漩 涡 , 许 多 人 也 成 功 地 解 答 了 这 个后 来 被 称 为 “ 最 速 降 线 ” 的 问 题 。然 而 , 那 位 医 生 对 应 战 者 的 工 作 结 果 并 不 满 意 , 因 为他 的 初 衷 原 本 就 不 是 就 题 解 题 的 征 答 , 而 是 期 待 从 某 人 巧妙 的 论 证 过 程 中 得 到 一 种 找 出 解 决 同 类 问 题 的 途 径 , 可是 , 他 失 望 了 。其 实 , 那 些 数 学 大 师 们 全 都 理 解 医 生 的 原 意 , 他 们 由214
于 年 事 已 高 , 或 由 于 为 研 究 其 它 课 题 而 忙 碌 , 只 好 将 深 深的 遗 憾 留 给 那 位 医 生 。那 位 医 生 约 翰 · 伯 努 利 后 来 成 为 巴 塞 尔 大 学 的 数 学 教授 。 当 时 , 他 将 解 决 这 类 问 题 的 希 望 寄 托 在 得 意 门 生 欧 拉身 上 , 并 告 诉 欧 拉 说 , 连 同 等 周 问 题 、 短 程 线 问 题 ( 求 曲面 上 所 给 两 点 间 长 度 最 短 的 线 ), 它 们 属 于 这 类 问 题 的 三典 型 。1728 年 , 伯 努 利 建 议 欧 拉 从 事 短 程 线 研 究 , 没 想到 , 当 时 年 仅 21 岁 的 欧 拉 很 快 就 解 决 了 。实 际 上 , 就 这 三 个 问 题 本 身 说 , 此 时 已 经 解 决 。 可 是它 们 的 普 遍 解 法 在 哪 里 呢 ? 由 于 它 们 的 广 度 、 深 度 以 及 内在 机 理 过 于 复 杂 , 很 多 人 都 望 而 却 步 , 以 致 于 在 人 们 心 目中 , 那 是 高 不 可 攀 的 , 前 景 遥 远 而 渺 茫 。欧 拉 经 1728 年 至 1755 年 之 间 的 不 懈 努 力 取 得 一 定 成果 , 但 自 知 解 法 复 杂 而 难 于 系 统 化 。 就 在 此 时 , 出 现 了 拉格 朗 日 。 为 了 不 使 这 位 青 年 重 踏 前 人 就 题 解 题 的 老 路 , 欧拉 为 他 指 明 方 向 , 同 时 竭 尽 全 力 去 具 体 地 帮 助 他 进 行 研究 。1759 年 , 欧 拉 夙 兴 夜 寐 、 苦 心 孤 诣 地 钻 研 了 31 年 的那 类 问 题 终 于 水 到 渠 成 , 曙 光 就 在 眼 前 了 。 他 把 那 类 问 题的 解 法 取 名 变 分 法 , 最 后 的 论 文 也 已 完 成 , 即 将 于 近 日 送柏 林 科 学 院 发 表 。但 是 , 正 巧 此 时 , 他 收 到 拉 格 朗 日 呈 交 老 师 批 改 的 这方 面 论 文 , 阅 看 之 后 , 欣 喜 备 至 , 立 即 回 信 盛 赞 拉 格 朗 日215
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十 大 数 学 家
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知 识 ”、“ 科 技 发 展
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前言《 十 大 科 学 家 丛
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目录欧 几 里 得 —— 数
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德 里 安 悲 剧 的 背 后 …
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向 人 类 智 慧 挑 战 ……
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说 , 神 不 断 在 绘 制 几
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年 , 还 没 有 任 何 一 部
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本 》 以 它 优 越 的 、 严
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积 相 等 。图 1于 是 , 正
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毕 达 哥 拉 斯 学 派 的 弟
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当 时 他 只 知 道 6、28、49
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径 上 做 出 的 正 方形 之
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5. 整 体 大 于 部 分 。以
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献 出 了 毕 生 精 力 , 但
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妙 而 生 趣 盎 然 的 故 事
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刘 徽 对 《 九 章 算 术 》
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它 的 精 彩 之 处 在 于 开
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万 种 风 流数 学 史 上 曾
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朱 方 、 青 方 中 各 有 一
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积 趋 于 圆 面 积 。首 先
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不 是 也 向 商 高 问 过 怎
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图 21量 海 岛 , 立 两 根 高
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图 2 2至 于 测 深 , 刘 徽
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图 24驱 是 当 之 无 愧 的
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究 , 至 于 游 戏 、 毬 、
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三 、 田 域 : 各 种 田 亩
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曾 提 出 一 种 解 决 这 类
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秋 开 放 , 与 春 天 开 花
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圆 城 》 的 建 立 方 程 思
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详 细 介 绍 了 周 长 、 梯
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上 打 桩 , 桩 离 台 脚 (CB)1
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图 30从 秦 九 韶 所 绘 的
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图 3 2图 3 386
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局 限 于 当 时 条 件 和 他
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却 是 何 等 情 急 和 情 深
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立 志 在 军 旅 生 涯 中 展
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座 上 客 。这 位 “ 翻 译
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要 有 一 息 闲 余 , 他 的
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教 务 之 余 , 为 科 学 事
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于 当 时 荷 兰 也 是 人 才
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图 35x2+Y2=a2 是 一 个 不 定
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之 神 。 接 着 , 祭 司 接
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这 是 一 个 圆 心 坐 标 为
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立 地 发 现 这 条 定 律 尚
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本 就 站 不 住 脚 的 论 点
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献 也 不 是 泛 泛 可 比 的
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费 马 —— 业 余 数 学 家
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了 。 从 另 一 方 面 讲 ,
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式 , 同 时 , 还 要 深 入 研
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神 秘 方 程1657 年 2 月 , 费
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图 390,1,5,12,22,…… 中 的
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公 元 3 世 纪 的 古 希 腊
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《 论 直 角 三 角 形 的 数
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费 马 大 定 理 都 是 非 常
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怎 样 确 定 费 马点 ? 见
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他 在 1636 年 春 写 的 短
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矢 , 解 法 有 独 到 之 处
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业 城 , 又 是 一 座 文 化
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多 年 来 一 直 萦 回 于 脑
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那 时 , 耶 拿 大 学 的 教
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开 了 这 个 世 界 , 人 类
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图 4 4个 数 的 和 是 下 面
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紧 接 着 , 鲍 威 特 又 从
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那 么 , 如 果 平 方 根 号
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曼 教 授 也 说 希 尔 伯 特
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为 你 的 研 究 方 向 , 你
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在 新 课 开 始 前 扼 要 回
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到 新 世 纪 刚 刚 出 现 ,
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预 测 准 确 或 疏 误 都 会
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势 。 事 实 上 , 希 尔 伯
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如 : 探 索 范 围 之 广 阔
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页 。诺 德 的 父 亲 是 “
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赴 波 伦 亚 出 席 会 议 。