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阿基米德公理是什么(“数学之神”阿基米德)

100次浏览     发布时间:2024-09-17 08:01:29    


阿基米德

阿基米德(公元前287年—公元前212年),伟大的古希腊哲学家、百科式科学家、数学家、物理学家、力学家,静态力学和流体静力学的奠基人,并且享有“力学之父”的美称,阿基米德和高斯、牛顿并列为世界三大数学家。阿基米德曾说过:“给我一个支点,我就能撬起整个地球。”

阿基米德确立了静力学和流体静力学的基本原理。给出许多求几何图形重心,包括由一抛物线和其网平行弦线所围成图形的重心的方法。阿基米德证明物体在液体中所受浮力等于它所排开液体的重量,这一结果后被称为阿基米德原理。他还给出正抛物旋转体浮在液体中平衡稳定的判据。阿基米德发明的机械有引水用的水螺旋,能牵动满载大船的杠杆滑轮机械,能说明日食,月食现象的地球-月球-太阳运行模型。但他认为机械发明比纯数学低级,因而没写这方面的著作。阿基米德还采用不断分割法求椭球体、旋转抛物体等的体积,这种方法已具有积分计算的雏形。

公元前287年,阿基米德出生在意大利半岛南端西西里岛的叙拉古.父亲是一位数学家兼天文学家.阿基米德从小就有良好的家庭教养,11岁时被送到当时希腊文化中心的亚历山大城去学习.在这座号称“智慧之都”的名城里,阿基米德博阅群书,汲取了许多的知识,并且做了欧几里得学生埃拉托塞和卡农的门生,钻研《几何原本》.

后来阿基米德成为兼数学家与力学家的伟大学者,并且享有“力学之父”的美誉.其原因在于他通过大量实验发现了杠杆原理,又用几何演泽的方法推出了许多杠杆命题,给出了严格的证明,其中就有著名的“阿基米德原理”.他在数学上有着极为光辉灿烂的成就,尽管阿基米德流传至今的著作只有十来部,但多数都是几何著作,这对于推动数学的发展,起到了巨大的作用.如:

《圆的度量》一书利用圆的外切与内接96边形,求得圆周率π的近似值,这是数学史上最早的,明确指出误差限度的π值.他还证明了圆的面积等于以圆的周长为底、半径为高的正三角形的面积,使用的方法是穷竭法.

《球与圆柱》一书中,他熟练地运用穷竭法证明了球的表面积等于球大圆面积的四倍;球的体积是一个圆锥体积的四倍,这个圆锥的底等于球的大圆,高等于球的半径.在这部著作中,他还提出了著名的“阿基米德公理”.

正是因为他的杰出贡献,美国的E.T.贝尔在《数学人物》上这样评价阿基米德:“任何一张开列有史以来三个最伟大的数学家的名单之中,必定会包括阿基米德,而另外两位通常是牛顿和高斯.不过以他们的宏伟业绩和所处的时代背景来比较,或拿他们影响当代和后世的深邃久远来比较,还应首推阿基米德.”

附:阿基米德在数学上的光辉灿烂成就,特别是在几何学方面

阿基米德的数学思想中蕴涵微积分,阿基米德的《方法论》中已经“十分接近现代微积分”,这里有对数学上“无穷”的超前研究,贯穿全篇的则是如何将数学模型进行物理上的应用。

他所缺的是没有极限概念,但其思想实质却伸展到17世纪趋于成熟的无穷小分析领域里去,预告了微积分的诞生。

阿基米德将欧几里德提出的趋近观念作了有效的运用。他利用“逼近法”算出球面积、球体积、抛物线、椭圆面积,后世的数学家依据这样的“逼近法”加以发展成近代的“微积分”。阿基米德还利用割圆法求得π的值介于3.14163和3.14286之间。

另外他算出球的表面积是其内接最大圆面积的四倍,又导出圆柱内切球体的体积是圆柱体积的三分之二,这个定理就刻在他的墓碑上。

阿基米德研究出螺旋形曲线的性质,现今的“阿基米德螺线”曲线,就是因为纪念他而命名。另外他在《数沙者》一书中,他创造了一套记大数的方法,简化了记数的方式。

阿基米德的几何著作是希腊数学的顶峰。他把欧几里得严格的推理方法与柏拉图鲜艳的丰富想象和谐地结合在一起,达到了至善至美的境界,从而“使得往后由开普勒、卡瓦列利、费马、牛顿、莱布尼茨等人继续培育起来的微积分日趋完美”。

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