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數學名人

公元前287年,阿基米德出生在西西裏島的錫拉丘茲(今意大利錫拉丘茲)。他出生於壹個貴族家庭,與錫拉丘茲國王亨農有親戚關系。他的家庭非常富有。阿基米德的父親是天文學家和數學家,學識淵博,為人謙遜。十壹歲時,借助與王室的關系,他被送到了古希臘的文化中心亞歷山大。他師從歐幾裏得的學生埃拉托·塞塞和坎農,他在以後與亞歷山大的學者保持著密切的聯系,因此他是亞歷山大學派的成員。

位於尼羅河入海口的亞歷山大港是當時文化貿易的中心之壹。這裏有宏偉的博物館、圖書館,人才濟濟,被世人譽為“智慧之都”。阿基米德在這裏學習生活多年,與許多學者有著密切的交往。他在學習期間對數學、力學和天文學感興趣。他在研究天文學時,發明了壹種由水利驅動的行星儀器,並用它來模擬太陽、行星和月亮的運動,表演日月食。為了解決用尼羅河水灌溉土地的問題,他發明了壹種圓柱螺旋提水器,後來被稱為“阿基米德螺旋”。

公元前240年,阿基米德回到敘拉古,成為國王赫農的顧問,幫助國王解決生產實踐、軍事技術和日常生活中的各種科技問題。

公元前212年,羅馬軍隊攻陷敘拉古,專心研究科學問題的阿基米德不幸被蠻橫的羅馬士兵殺死,享年75歲。阿基米德的遺體埋葬在西西裏島,墓碑上刻著壹個刻有球的圓柱體的圖形,以紀念他對幾何學的傑出貢獻。

[編輯本段]科學成就

阿基米德無疑是古希臘文明產生的最偉大的數學家和科學家之壹。他在諸多科學領域的傑出貢獻為他贏得了同時代人的高度尊重,用他的智慧顛覆了人類歷史。

機械方面:

阿基米德在力學方面取得了最傑出的成就。

1.阿基米德在總結埃及人用杠桿舉起重物經驗的基礎上,系統地研究了物體的重心和杠桿原理。本文提出了壹種精確確定物體重心的方法,指出如果支撐在物體的中心,就能使物體保持平衡。同時,在研究機械的過程中,他發現並系統地證明了阿基米德原理(即杠桿定律),奠定了靜力學的基礎。此外,阿基米德利用這個原理設計和制造了許多機器。

2.他在研究浮體的過程中發現了浮力定律,也就是眾所周知的阿基米德原理。

幾何圖形:

阿基米德的數學成就在於,他不僅繼承和發揚了古希臘研究抽象數學的科學方法,而且將數學的研究與實際應用聯系起來。阿基米德

1,阿基米德確定拋物線弓、螺旋線、圓的面積,橢球體、拋物面等復雜幾何體表面積和體積的計算方法。在推導這些公式的過程中,他創立了“窮舉法”,類似於現代微積分中逐步求極限的方法。

2.他是科學研究圓周率的第壹人。他提出通過增加邊數,逼近內接多邊形和外切多邊形的面積來求圓周率。他算出了圓周率的範圍:223/71

3.面對古希臘繁瑣的數字表示法,阿基米德還首創了記憶大數的方法,突破了當時希臘字母數不能超過壹萬的限制,並利用它解決了許多數學問題。

4.提出了著名的阿基米德公理,用現代數學語言表達。阿基米德原理是指對於任意自然數(不包括0)a和B,如果A;b.

天文學:

1,他發明了水利驅動的天象儀,用它來模擬太陽、行星、月亮的運動,表演日月食;

2.他認為地球是球形的,圍繞太陽旋轉,比哥白尼的“日心說”早了1800年。受當時條件的限制,他沒有對這個問題進行深入系統的研究。

阿基米德螺旋永動機

註意練習:

阿基米德與雅典的科學家們有明顯的不同,即他不僅重視科學的嚴密性和準確性,而且要求每壹個問題都有準確的邏輯證明;而且非常重視科學知識的實際應用。他非常重視實驗,自己制作了各種儀器和機械。在他的壹生中,他設計和制造了許多機構和機器。除了杠桿系統,值得壹提的還有舉重滑輪、水泵和軍用投石機。被稱為“阿基米德螺旋”的水泵至今仍在埃及等地使用。

[編輯此段]作品

阿基米德傳世的數學著作有10多種,其中大部分是希臘手稿。他的作品關註的是求積問題,主要是曲線圖形的面積和曲線立方體的體積。它的風格深受歐幾裏得《幾何原本》的影響。首先建立壹些定義和假設,然後依次證明。

作為壹名數學家,他寫了壹些數學著作,如《論球面和柱面》、《圓的測量》、《拋物線求積》、《論螺線》、《論圓錐和球面》、《沙子的計算》等。作為壹名機械師,他寫了許多機械著作,如《論數字的平衡》、《論浮體》、《論杠桿和原理》。

其中,《論球和圓柱》是他的代表作,包含了許多偉大的成就。他從幾個定義和公理出發,推導出50多個關於球體和圓柱體面積和體積的命題。

作品列表:

《計沙器》是壹本專門講計算方法和理論的書。阿基米德想計算壹個充滿宇宙的大球體中沙粒的數量。他運用了非常奇特的想象力,建立了新的數量級計數方法,確定了新的單位,提出了表示任意大數的模型,與對數運算密切相關。

“圓的測量”,利用96邊外接圓和內切圓,發現圓周率為:223/71

在球和圓柱體上,巧妙地運用窮舉法,證明了球的表面積等於球的大圓面積的四倍;球的體積是圓錐體的4倍,這個圓錐體的底等於球的大圓,大圓高於球的半徑。阿基米德還指出,如果等邊圓柱體中有壹個內接球體,圓柱體的總面積和它的體積分別是球體的表面積和體積。在這本書中,他還提出了著名的“阿基米德公理”。

“拋物線求積法”研究曲線和圖形的求積問題,用窮舉法建立結論:“由直線和直角圓錐的截面圍成的任意壹個拱(即拋物線)的面積,是其底高相同的三角形面積的三分之四。”他還用機械重量法再次驗證了這壹結論,成功地將數學與力學結合起來。

《論螺線》是阿基米德對數學的傑出貢獻。他明確了螺旋的定義和螺旋面積的計算方法。在同壹本書裏,阿基米德還導出了幾何級數和算術級數求和的幾何方法。

平行圖形的平衡或其重心是最早的力學科學論著,講的是確定平面圖形和立體圖形的重心。

《論浮體》是第壹部流體靜力學專著。阿基米德成功地應用數學推理分析了浮體的平衡,並用數學公式表達了浮體平衡的規律。在書中,他研究了流體中旋轉拋射體的穩定性。

《論圓錐和球面》講的是確定拋物線和雙曲線旋轉形成的圓錐的體積,橢圓繞其長軸和短軸旋轉形成的球面的體積。

阿基米德法是給厄拉多塞的壹封信,主要是根據力學原理尋找問題的解決方法。他把這種方法看作是嚴格證明前的試探性工作,得到結果後還要用歸謬法來證明。

牛群問題包含八個未知數,最終歸結為壹個二次不定方程。它最初是在給埃拉托斯特尼的壹封信中提出的,但其真實性相當值得懷疑。“羊群問題”大概很久以前就存在了,阿基米德只是重新研究了壹下。

[編輯此段]故事

註:阿基米德故事的真實性目前尚未考證。

浮力原理的發現

關於浮力原理有這樣壹個傳說。

根據傳說,西拉國王古亨農要求工匠為他制作壹頂純金王冠。做完後,國王懷疑工匠在金冠裏摻了假的,但是這個金冠和原來給金匠的純金壹樣重。工匠耍花樣了嗎?試圖在不破壞王冠的情況下檢驗真偽的問題不僅難倒了國王,也讓大臣們面面相覷。後來,國王讓阿基米德去測試它。壹開始阿基米德也是苦思冥想,不得要領。壹天,他去澡堂洗澡。他坐在澡堂裏,看到水溢出來,感覺自己的身體被輕輕拉起。他突然意識到,可以通過測量固體在水中的位移來確定金冠的比例。他興奮地從浴缸裏跳出來,甚至沒有考慮他的衣服就跑了出去,喊著“找到了!尤裏卡!”。尤裏卡,意思是“我明白了”。

經過進壹步的實驗,他來到了宮殿。他把同樣重量的皇冠和純金放在兩個裝滿水的罐子裏,對比兩個罐子溢出的水,發現有皇冠的罐子比另壹個罐子溢出的水多。這說明冠的體積比同重量的純金大,所以證明冠中混入了其他金屬。

這個實驗的意義遠遠大於發現金匠欺騙了國王。阿基米德發現了浮力定律:物體在液體中獲得的浮力等於他排出的液體的重量。直到現代,人們仍在利用這壹原理計算物體的比重,確定船舶的載重能力。

關於杠桿原理的故事——“給我壹個支點,我可以撬動地球”

在公元前1500年左右的埃及,人們用杠桿舉起重物,但人們不知道原因。阿基米德致力於這壹現象,發現了杠桿原理。

在阿基米德發現杠桿原理之前,沒有人能解釋它。當時,在談到這個問題時,壹些哲學家堅持認為這是“魔法”。然而,阿基米德否認“魔法”是什麽。

阿基米德建立杠桿定律後,得出結論:只要能獲得適當的杠桿長度,任何重物都可以用很小的力舉起。據說他曾經說過這樣的豪言壯語:“給我壹個支點,我可以擡起地球。”敘拉古國王聽了,對阿基米德說:“以宙斯的名義,妳說的話真奇怪,阿基米德!”阿基米德向國王解釋了杠桿的特性後,國王說:“我到哪裏去找壹個支點把地球撬起來?”

“沒有這個支點。”阿基米德回答道。

"所以,不可能讓人們相信力學的神聖力量?"國王說。

“不,不,妳誤會了,陛下。我可以給妳舉其他例子。”阿基米德說。

國王說:“妳太自吹自擂了!要不妳幫我推個那麽重的東西,看妳怎麽說?”當時國王有壹個難題,就是給埃及國王造壹艘非常大的船。船造好後,整個錫拉丘茲城都動員起來了,想把它推進水裏是不可能的。阿基米德說:“好吧,我替妳推這只船。”

阿基米德離開國王後,利用杠桿和滑輪的原理,設計制造了壹套精巧的機械。壹切準備就緒後,阿基米德邀請國王觀看船只下水。他把壹根粗繩的末端交給國王,讓他輕輕地拉。突然,大船緩緩移動,平穩地滑入水中。當國王和大臣們看到這樣的奇跡時,他們驚訝得像在看魔術壹樣!於是國王說服了阿基米德,並向全國發出通告:“從今以後,無論阿基米德說什麽,妳們都要相信他……”

保衛錫拉丘茲

阿基米德晚年,羅馬軍隊入侵敘拉古,阿基米德指示同胞制造了許多用於進攻和防禦的作戰武器。當侵略軍的首領馬塞勒·賽帶領壹群人攻打這座城市時,他設計了壹個投石機,把敵人打得落花流水。他制造的鐵爪起重機可以吊起並倒轉敵艦...阿基米德。

另壹個不可思議的傳說是,他帶領敘拉古人手持凹面鏡,將陽光聚焦在羅馬軍隊的木質戰船上,並放火焚燒。羅馬士兵在這種頻繁的打擊中已經被嚇壞了,他們什麽都怕。他們壹看到從城裏扔出來的繩子或木頭,就驚呼“阿基米德來了”,然後就四處亂跑。

羅馬軍隊被擋在城外三年。終於在公元前212年,羅馬人趁西拉古城防禦稍有松懈之機,大舉進攻。此時,75歲的阿基米德正在研究壹道深奧的數學題。壹個羅馬士兵闖進來,用腳踐踏了他的畫。阿基米德生氣地和他爭論。殘忍無知的士兵舉起了刀,壹位才華橫溢的科學巨星倒下了。

[編輯此段]墳墓

羅馬將軍馬塞勒斯對阿基米德的死深感悲痛。除了嚴肅處理這名士兵外,他還找了阿基米德的親戚,給他發了撫恤金和貢品,並為阿基米德立了壹座墓以示敬仰。作為紀念,阿基米德發現球的體積和表面積是外切圓柱體體積和表面積的三分之二。去世前,他表達了要在墓上雕刻這個人物的願望。

後來,事情發生了變化,古老的錫拉丘茲不知道如何珍惜這座非凡的紀念碑。65,438+000多年後(公元前75年),羅馬著名政治家、作家西塞羅(公元前65,438+006-43年)在西西裏擔任財政官員,想向這座偉人墓致敬,但當地居民否認了它的存在。人們使用它。我找到壹個小圓柱,上面刻著幾個球和圓柱圖案,這個被遺忘已久的孤獨寂寞的墳墓終於被找到了。墓誌銘還依稀可見,大約壹半已經被風雨腐蝕。兩千多年過去了,隨著時間的流逝,這座墳墓已經消失的無影無蹤。現在有壹個人工雕刻的石窟,寬約十米,內壁長滿青苔,據說是阿基米德之墓。

[編輯本段]影響和評估

阿基米德是偉大的數學家和力學家,享有“流體靜力學之父”的美譽。他通過大量的實驗發現了杠桿原理,並利用幾何方法推導出了許多杠桿命題,並給出了嚴格的證明,包括著名的阿基米德原理(杠桿原理)。

阿基米德

他在數學方面也取得了輝煌的成就,尤其是在幾何方面。他的數學思想中包含了微積分的思想。他缺少的是極限的概念,但他的思想精髓卻延伸到了17世紀日漸成熟的無窮小分析領域,並預示著微積分的誕生。

因為他的傑出貢獻,美國人E.T .貝爾用數學人物評價阿基米德:任何壹份開放的有史以來最偉大的三位數學家的名單,都壹定會包括阿基米德,而另外兩位通常是艾薩克·牛頓和C.F .高斯,但是,與其輝煌的成就和時代背景相比,或者與其對當代和後世的深遠影響相比,阿基米德應該是第壹個被提升的。

除了艾薩克·牛頓和阿爾伯特·愛因斯坦,沒有人像阿基米德那樣對人類的進步做出如此巨大的貢獻。就連牛頓和愛因斯坦都曾從他身上汲取智慧和靈感。他是“理論天才與實驗天才相結合的理想化身”,文藝復興時期的達芬奇、伽利略伽利萊都以他為楷模。