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这是一个生产数学家和物理学家的部落,有着十几位优秀的科学家都拥有这个令人骄傲的姓氏。
John Bernoulli在1696年把最速降线问题在一个叫做《教师学报》的杂志上面提出,公开挑战主要是针对他的哥哥Jacobi.Bernoulli,这两个人在学术让一直相互不忿,据说当年John求悬链线的方程,熬了一夜就搞定了,Jacobi做了一年还认为悬链线应该是抛物线,实在是很没面子。那个杂志好像是Leibniz搞得,很牛,欧洲的牛人们都来做这个东西。到最后,Jhon收的了5份答案,有他自己的,Leibniz的,还有一个L.Hospital侯爵的(我们比较喜欢的那个L.Hospital法则好像是他雇人做的,是个有钱人)然后是他哥哥Jacobi的,最后一份是盖着英国邮戳的,必然是Newton的,John自己说“我从它的利爪上认出了这头狮子.”据说当年Newton从造币厂回去,看到了Bernoulli的题,感觉浑身不爽,熬夜到凌晨4点,就搞定了。这么多解答当中,John的应该是最漂亮的,类比了Fermat原理,用光学一下做了出来。但是从影响来说,Jacobi的做法真正体现了变分思想。
Bernoulli一家在欧洲享有盛誉,有一个传说,讲的是Daniel Bernoulli(他是John Bernoulli的儿子)有一次正在做穿过欧洲的旅行,他与一个陌生人聊天,他很谦虚的自我介绍:“我是Daniel Bernoullis。"那个人当时就怒了,说:“我是还是Issac
Newton呢。”Daniel从此之后在很多的场合深情的回忆起这一次经历把他当作他曾经听过的最衷心的赞扬。
John &: Jacobi这两个Bernoulli人,都算不出来自然数倒数的平方和这个级数,Euler从他老师John那里知道的,并且给出了π2/6这个正确的答案。
法国有一个哲学家,叫做Denis Diderot,中文的名字叫做狄德罗,是个无神论者,这个让叶卡捷琳娜女皇不爽,于是他请Euler来教育一下Diderot,其实Euler本来是弄神学的,他老爸就是的,后来是好几个叫Bernoulli的去劝他父亲,才让Euler做数学了。Euler邀请Diderot来了皇宫,他这次的工作是证明上帝的存在性,然后,在众人面前说:“先生,( a + bn ) / n = x, 因此上帝存在;请回答!”Diderot自然不懂代数,于是被羞辱,显然他面对的是欧洲最伟大的数学家,他不得不离开圣彼得堡,回到了巴黎……
四色定理
证明是一个偶像,数学家在这个偶像前折磨自己。 ——A.Eddington
1.
一次拓扑课,Minkowski向学生们自负的宣称:“这个定理没有证明的最要的原因是至今
只有一些三流的数学家在这上面花过时间。下面我就来证明它。”…….这节课结束的时
候,没有证完,到下一次课的时候,Minkowski继续证明,一直几个星期过去了……一个
阴霾的早上,Minkowski跨入教室,那时候,恰好一道闪电划过长空,雷声震耳,Minkowski很严肃的说:“上天被我的骄傲激怒了,我的证明是不完全的……。
2.
1942年的时候,Lefschetz去Havard做了个报告,Birkhoff是他的好朋友,讲座结束之后,就问他最近在Princeton有没有什么有意思的东西。Lefschetz说有一个人刚刚证明了四色猜想。Birkhoff严重的不相信,说要是这是真的,就用手和膝盖,直接爬到Princeton的Fine Hall去。
做数论的人 (1)
从实用的观点来判断,我的数学生涯的价值等于零。 ——Hardy
1.
Lev Landau这位俄国最伟大的物理学家惊叹道:“为什么素数要相加呢?素数是用来相乘而不是相加的。”据说这是Landau看了Goldbach(哥德巴赫)猜想之后的感觉。术业有专攻呀......
2.
Graham说:“我知道一数论学家,他仅在素数的日子和妻子同房:在月初,这是挺不错的,2,3,5,7;但是到月终的日子就显得难过了,先是素数变稀,19,23,然后是一个大的间隙,一下子就蹦到了29,……”
3.
由于Fermat大定理的名声,在New York的地铁车站出现了乱涂在墙上的话:x^n + y^n = z^n 没有解对此我已经发现了一种真正美妙的证明,可惜我现在没时间写出来,因为我的火车正在开来。
4.
Hilbert曾有一个学生,给了他一篇论文来证明Riemann猜想,尽管其中有个无法挽回的错误,Hilbert还是被深深地吸引了。第二年,这个学生不知道怎么回事死了,Hilbert要求在葬礼上做一个演说。那天,风雨瑟瑟,这个学生的家属们哀不胜收。Hilbert开始致词,首先指出,这样的天才这么早离开我们实在是痛惜呀,众人同感,哭得越来越凶。接下来,Hilbert说,尽管这个人的证明有错,但是如果按照这条路走,应该有可能证明Riemann猜想,再接下来,Hilbert继续热烈的冒雨讲道:“事实上,让我们考虑一个单变量的复函数.....”众人皆倒。
5.
有一个人叫做Paul Wolfskehl,大学读过数学,痴狂的迷恋一个漂亮的女孩子,令他沮丧的是他被无数次被拒绝。感到无所依靠,于是定下了自杀的日子,决定在午夜钟声响起的时候,告别这个世界,再也不理会尘世间的事。Wolfskehl在剩下的日子里依然努力的工作,当然不是数学,而是一些商业的东西,最后一天,他写了遗嘱,并且给他所有的朋友亲戚写了信。由于他的效率比较高的缘故,在午夜之前,他就搞定了所有的事情,剩下的几个小时,他就跑到了图书馆,随便翻起了数学书。很快,被Kummer解释Cauchy等前人做Fermat大定理为什么不行的一篇论文吸引住了。那是一篇伟大的论文,适合要自杀的数学家最后的时刻阅读。Wolfskehl竟然发现了Kummer的一个bug,一直到黎明的时候,他做出了这个证明。他自己狂骄傲不止,于是一切皆成烟云……这样他重新立了遗嘱,把他财产的一大部分设为一个奖,讲给第一个证明Fermat定理的人10万马克……这就是Wolfskehl奖的来历。
伊萨克·巴罗(1630-1677年)是英国著名的数学家,曾任剑桥大学数学教授,对几何学颇有建树。他还是位名教士,著有大量久负盛名的布道文。他为人谦和可亲,然而却与当时的国王查理二世的宠臣罗切斯特伯爵结下了难解之仇,只要遇到一起,终免不了舌战。
据说,罗切斯特曾将巴罗教士讥为“一座发霉的神学院”。
某日,巴罗为国王作祈祷后与罗切斯特狭路相逢。
罗切斯特向巴罗深深地鞠了一躬后,语带讥讽地说:“博士,请您帮我系上鞋带。”
巴罗答道:“我请您躺到地上去,爵爷。”
“博士,我请您到地狱的中心去。”
“爵爷,我请您站在我对面。”
“博士,我请您到地狱的最深层去。”
“不敢,爵爷,这样高雅的宫殿应留给您这样有身分的人啊!”说完,巴罗耸耸肩走开了。
碑文的奥秘
古希腊亚历山大里亚的著名数学家丢番图,人们只知道他是公元3世纪的人,其年龄和生平史籍上都没有明确的记载。但是,在他的墓碑上可以得知一二,而且它告诉人们,他终年是84岁。
丢番图的墓碑是这样的:
丢番图长眠于此,倘若你懂得碑文的奥秘,它会告诉你丢番图的寿命。诸神赐予他的生命的1/6是童年,再过了生命的1/12,他长出了胡须,其后丢番图结了婚,不过还不曾有孩子,这样又度过了一生的1/7,再过5年,他获得了头生子,然而他的爱子竟然早逝,只活了丢番图寿命的一半,丧子以后,他在数学研究中寻求慰藉,又度过了4年,终于也结束了自己的一生。
数学家的遗嘱
阿拉伯数学家花拉子密的遗嘱,当时他的妻子正怀着他们的第一胎小孩。“如果我亲爱的妻子帮我生个儿子,我的儿子将继承三分之二的遗产,我的妻子将得三分之一;如果是生女的,我的妻子将继承三分之二的遗产,我的女儿将得三分之一。”。
而不幸的是,在孩子出生前,这位数学家就去世了。之后,发生的事更困扰大家,他的妻子帮他生了一对龙凤胎,而问题就发生在他的遗嘱内容。
如何遵照数学家的遗嘱,将遗产分给他的妻子、儿子、女儿呢?
不是洗澡堂
德国女数学家爱米·诺德,虽已获得博士学位,但无开课“资格”,因为她需要另写论文后,教授才会讨论是否授予她讲师资格。
当时,著名数学家希尔伯特十分欣赏爱米的才能,他到处奔走,要求批准她为哥廷根大学的第一名女讲师,但在教授会上还是出现了争论。
一位教授激动地说:“怎么能让女人当讲师呢?如果让她当讲师,以后她就要成为教授,甚至进大学评议会。难道能允许一个女人进入大学最高学术机构吗?”
另一位教授说:“当我们的战士从战场回到课堂,发现自己拜倒在女人脚下读书,会作何感想呢?”
希尔伯特站起来,坚定地批驳道:“先生们,候选人的性别绝不应成为反对她当讲师的理由。大学评议会毕竟不是洗澡堂!”
终生只能单身
德国杰出的自然学家亚历山大·洪堡德在喀山拜访俄国非欧几何学的创建者罗巴切夫斯基时,他问数学家:“为什么您只研究数学呢?据说您对矿物学造诣很深,您对植物学也很精通。”
什么您只研究数学呢?据说您对矿物学造诣很深,您对植物学也很精通。”
“是的,我很喜欢植物学,”罗巴切夫斯基回答说,“将来等我结了婚,我一定搞一个温室……”
“那您就赶快结婚吧。”
“可是恰恰与愿望相反,植物学和矿物学的业余爱好使我终生只能是单身汉了。”
蝴蝶效应
气象学家Lorenz提出一篇论文,名叫「一只蝴蝶拍一下翅膀会不会在Taxas州引起龙卷风?」论述某系统如果初期条件差一点点,结果会很不稳定,他把这种现象戏称做「蝴蝶效应」。就像我们投掷骰子两次,无论我们如何刻意去投掷,两次的物理现象和投出的点数也不一定是相同的。Lorenz为何要写这篇论文呢?
这故事发生在1961年的某个冬天,他如往常一般在办公室操作气象电脑。平时,他只需要将温度、湿度、压力等气象数据输入,电脑就会依据三个内建的微分方程式,计算出下一刻可能的气象数据,因此模拟出气象变化图。
这一天,Lorenz想更进一步了解某段纪录的后续变化,他把某时刻的气象数据重新输入电脑,让电脑计算出更多的后续结果。当时,电脑处理数据资料的数度不快,在结果出来之前,足够他喝杯咖啡并和友人闲聊一阵。在一小时后,结果出来了,不过令他目瞪口呆。结果和原资讯两相比较,初期数据还差不多,越到后期,数据差异就越大了,就像是不同的两笔资讯。而问题并不出在电脑,问题是他输入的数据差了0.000127,而这些微的差异却造成天壤之别。所以长期的准确预测天气是不可能的。
韩信点兵
韩信点兵又称为中国剩余定理,相传汉高祖刘邦问大将军韩信统御兵士多少,韩信答说,每3人一列余1人、5人一列余2人、7人一列余4人、13人一列余6人……。刘邦茫然而不知其数。
我们先考虑下列的问题:假设兵不满一万,每5人一列、9人一列、13人一列、17人一列都剩3人,则兵有多少?
首先我们先求5、9、13、17之最小公倍数9945(注:因为5、9、13、17为两两互质的整数,故其最小公倍数为这些数的积),然后再加3,得9948(人)。
中国有一本数学古书「孙子算经」也有类似的问题:「今有物,不知其数,三三数之,剩二,五五数之,剩三,七七数之,剩二,问物几何?」
答曰:「二十三」
术曰:「三三数之剩二,置一百四十,五五数之剩三,置六十三,七七数之剩二,置三十,并之,得二百三十三,以二百一十减之,即得。凡三三数之剩一,则置七十,五五数之剩一,则置二十一,七七数之剩一,则置十五,即得。」
孙子算经的作者及确实著作年代均不可考。不过根据考证,著作年代不会在晋朝之后,以这个考证来说上面这种问题的解法,中国人发现得比西方早,所以这个问题的推广及其解法,被称为中国剩余定理。中国剩余定理(Chinese Remainder Theorem)在近代抽象代数学中占有一席非常重要的地位
John Bernoulli在1696年把最速降线问题在一个叫做《教师学报》的杂志上面提出,公开挑战主要是针对他的哥哥Jacobi.Bernoulli,这两个人在学术让一直相互不忿,据说当年John求悬链线的方程,熬了一夜就搞定了,Jacobi做了一年还认为悬链线应该是抛物线,实在是很没面子。那个杂志好像是Leibniz搞得,很牛,欧洲的牛人们都来做这个东西。到最后,Jhon收的了5份答案,有他自己的,Leibniz的,还有一个L.Hospital侯爵的(我们比较喜欢的那个L.Hospital法则好像是他雇人做的,是个有钱人)然后是他哥哥Jacobi的,最后一份是盖着英国邮戳的,必然是Newton的,John自己说“我从它的利爪上认出了这头狮子.”据说当年Newton从造币厂回去,看到了Bernoulli的题,感觉浑身不爽,熬夜到凌晨4点,就搞定了。这么多解答当中,John的应该是最漂亮的,类比了Fermat原理,用光学一下做了出来。但是从影响来说,Jacobi的做法真正体现了变分思想。
Bernoulli一家在欧洲享有盛誉,有一个传说,讲的是Daniel Bernoulli(他是John Bernoulli的儿子)有一次正在做穿过欧洲的旅行,他与一个陌生人聊天,他很谦虚的自我介绍:“我是Daniel Bernoullis。"那个人当时就怒了,说:“我是还是Issac
Newton呢。”Daniel从此之后在很多的场合深情的回忆起这一次经历把他当作他曾经听过的最衷心的赞扬。
John &: Jacobi这两个Bernoulli人,都算不出来自然数倒数的平方和这个级数,Euler从他老师John那里知道的,并且给出了π2/6这个正确的答案。
法国有一个哲学家,叫做Denis Diderot,中文的名字叫做狄德罗,是个无神论者,这个让叶卡捷琳娜女皇不爽,于是他请Euler来教育一下Diderot,其实Euler本来是弄神学的,他老爸就是的,后来是好几个叫Bernoulli的去劝他父亲,才让Euler做数学了。Euler邀请Diderot来了皇宫,他这次的工作是证明上帝的存在性,然后,在众人面前说:“先生,( a + bn ) / n = x, 因此上帝存在;请回答!”Diderot自然不懂代数,于是被羞辱,显然他面对的是欧洲最伟大的数学家,他不得不离开圣彼得堡,回到了巴黎……
四色定理
证明是一个偶像,数学家在这个偶像前折磨自己。 ——A.Eddington
1.
一次拓扑课,Minkowski向学生们自负的宣称:“这个定理没有证明的最要的原因是至今
只有一些三流的数学家在这上面花过时间。下面我就来证明它。”…….这节课结束的时
候,没有证完,到下一次课的时候,Minkowski继续证明,一直几个星期过去了……一个
阴霾的早上,Minkowski跨入教室,那时候,恰好一道闪电划过长空,雷声震耳,Minkowski很严肃的说:“上天被我的骄傲激怒了,我的证明是不完全的……。
2.
1942年的时候,Lefschetz去Havard做了个报告,Birkhoff是他的好朋友,讲座结束之后,就问他最近在Princeton有没有什么有意思的东西。Lefschetz说有一个人刚刚证明了四色猜想。Birkhoff严重的不相信,说要是这是真的,就用手和膝盖,直接爬到Princeton的Fine Hall去。
做数论的人 (1)
从实用的观点来判断,我的数学生涯的价值等于零。 ——Hardy
1.
Lev Landau这位俄国最伟大的物理学家惊叹道:“为什么素数要相加呢?素数是用来相乘而不是相加的。”据说这是Landau看了Goldbach(哥德巴赫)猜想之后的感觉。术业有专攻呀......
2.
Graham说:“我知道一数论学家,他仅在素数的日子和妻子同房:在月初,这是挺不错的,2,3,5,7;但是到月终的日子就显得难过了,先是素数变稀,19,23,然后是一个大的间隙,一下子就蹦到了29,……”
3.
由于Fermat大定理的名声,在New York的地铁车站出现了乱涂在墙上的话:x^n + y^n = z^n 没有解对此我已经发现了一种真正美妙的证明,可惜我现在没时间写出来,因为我的火车正在开来。
4.
Hilbert曾有一个学生,给了他一篇论文来证明Riemann猜想,尽管其中有个无法挽回的错误,Hilbert还是被深深地吸引了。第二年,这个学生不知道怎么回事死了,Hilbert要求在葬礼上做一个演说。那天,风雨瑟瑟,这个学生的家属们哀不胜收。Hilbert开始致词,首先指出,这样的天才这么早离开我们实在是痛惜呀,众人同感,哭得越来越凶。接下来,Hilbert说,尽管这个人的证明有错,但是如果按照这条路走,应该有可能证明Riemann猜想,再接下来,Hilbert继续热烈的冒雨讲道:“事实上,让我们考虑一个单变量的复函数.....”众人皆倒。
5.
有一个人叫做Paul Wolfskehl,大学读过数学,痴狂的迷恋一个漂亮的女孩子,令他沮丧的是他被无数次被拒绝。感到无所依靠,于是定下了自杀的日子,决定在午夜钟声响起的时候,告别这个世界,再也不理会尘世间的事。Wolfskehl在剩下的日子里依然努力的工作,当然不是数学,而是一些商业的东西,最后一天,他写了遗嘱,并且给他所有的朋友亲戚写了信。由于他的效率比较高的缘故,在午夜之前,他就搞定了所有的事情,剩下的几个小时,他就跑到了图书馆,随便翻起了数学书。很快,被Kummer解释Cauchy等前人做Fermat大定理为什么不行的一篇论文吸引住了。那是一篇伟大的论文,适合要自杀的数学家最后的时刻阅读。Wolfskehl竟然发现了Kummer的一个bug,一直到黎明的时候,他做出了这个证明。他自己狂骄傲不止,于是一切皆成烟云……这样他重新立了遗嘱,把他财产的一大部分设为一个奖,讲给第一个证明Fermat定理的人10万马克……这就是Wolfskehl奖的来历。
伊萨克·巴罗(1630-1677年)是英国著名的数学家,曾任剑桥大学数学教授,对几何学颇有建树。他还是位名教士,著有大量久负盛名的布道文。他为人谦和可亲,然而却与当时的国王查理二世的宠臣罗切斯特伯爵结下了难解之仇,只要遇到一起,终免不了舌战。
据说,罗切斯特曾将巴罗教士讥为“一座发霉的神学院”。
某日,巴罗为国王作祈祷后与罗切斯特狭路相逢。
罗切斯特向巴罗深深地鞠了一躬后,语带讥讽地说:“博士,请您帮我系上鞋带。”
巴罗答道:“我请您躺到地上去,爵爷。”
“博士,我请您到地狱的中心去。”
“爵爷,我请您站在我对面。”
“博士,我请您到地狱的最深层去。”
“不敢,爵爷,这样高雅的宫殿应留给您这样有身分的人啊!”说完,巴罗耸耸肩走开了。
碑文的奥秘
古希腊亚历山大里亚的著名数学家丢番图,人们只知道他是公元3世纪的人,其年龄和生平史籍上都没有明确的记载。但是,在他的墓碑上可以得知一二,而且它告诉人们,他终年是84岁。
丢番图的墓碑是这样的:
丢番图长眠于此,倘若你懂得碑文的奥秘,它会告诉你丢番图的寿命。诸神赐予他的生命的1/6是童年,再过了生命的1/12,他长出了胡须,其后丢番图结了婚,不过还不曾有孩子,这样又度过了一生的1/7,再过5年,他获得了头生子,然而他的爱子竟然早逝,只活了丢番图寿命的一半,丧子以后,他在数学研究中寻求慰藉,又度过了4年,终于也结束了自己的一生。
数学家的遗嘱
阿拉伯数学家花拉子密的遗嘱,当时他的妻子正怀着他们的第一胎小孩。“如果我亲爱的妻子帮我生个儿子,我的儿子将继承三分之二的遗产,我的妻子将得三分之一;如果是生女的,我的妻子将继承三分之二的遗产,我的女儿将得三分之一。”。
而不幸的是,在孩子出生前,这位数学家就去世了。之后,发生的事更困扰大家,他的妻子帮他生了一对龙凤胎,而问题就发生在他的遗嘱内容。
如何遵照数学家的遗嘱,将遗产分给他的妻子、儿子、女儿呢?
不是洗澡堂
德国女数学家爱米·诺德,虽已获得博士学位,但无开课“资格”,因为她需要另写论文后,教授才会讨论是否授予她讲师资格。
当时,著名数学家希尔伯特十分欣赏爱米的才能,他到处奔走,要求批准她为哥廷根大学的第一名女讲师,但在教授会上还是出现了争论。
一位教授激动地说:“怎么能让女人当讲师呢?如果让她当讲师,以后她就要成为教授,甚至进大学评议会。难道能允许一个女人进入大学最高学术机构吗?”
另一位教授说:“当我们的战士从战场回到课堂,发现自己拜倒在女人脚下读书,会作何感想呢?”
希尔伯特站起来,坚定地批驳道:“先生们,候选人的性别绝不应成为反对她当讲师的理由。大学评议会毕竟不是洗澡堂!”
终生只能单身
德国杰出的自然学家亚历山大·洪堡德在喀山拜访俄国非欧几何学的创建者罗巴切夫斯基时,他问数学家:“为什么您只研究数学呢?据说您对矿物学造诣很深,您对植物学也很精通。”
什么您只研究数学呢?据说您对矿物学造诣很深,您对植物学也很精通。”
“是的,我很喜欢植物学,”罗巴切夫斯基回答说,“将来等我结了婚,我一定搞一个温室……”
“那您就赶快结婚吧。”
“可是恰恰与愿望相反,植物学和矿物学的业余爱好使我终生只能是单身汉了。”
蝴蝶效应
气象学家Lorenz提出一篇论文,名叫「一只蝴蝶拍一下翅膀会不会在Taxas州引起龙卷风?」论述某系统如果初期条件差一点点,结果会很不稳定,他把这种现象戏称做「蝴蝶效应」。就像我们投掷骰子两次,无论我们如何刻意去投掷,两次的物理现象和投出的点数也不一定是相同的。Lorenz为何要写这篇论文呢?
这故事发生在1961年的某个冬天,他如往常一般在办公室操作气象电脑。平时,他只需要将温度、湿度、压力等气象数据输入,电脑就会依据三个内建的微分方程式,计算出下一刻可能的气象数据,因此模拟出气象变化图。
这一天,Lorenz想更进一步了解某段纪录的后续变化,他把某时刻的气象数据重新输入电脑,让电脑计算出更多的后续结果。当时,电脑处理数据资料的数度不快,在结果出来之前,足够他喝杯咖啡并和友人闲聊一阵。在一小时后,结果出来了,不过令他目瞪口呆。结果和原资讯两相比较,初期数据还差不多,越到后期,数据差异就越大了,就像是不同的两笔资讯。而问题并不出在电脑,问题是他输入的数据差了0.000127,而这些微的差异却造成天壤之别。所以长期的准确预测天气是不可能的。
韩信点兵
韩信点兵又称为中国剩余定理,相传汉高祖刘邦问大将军韩信统御兵士多少,韩信答说,每3人一列余1人、5人一列余2人、7人一列余4人、13人一列余6人……。刘邦茫然而不知其数。
我们先考虑下列的问题:假设兵不满一万,每5人一列、9人一列、13人一列、17人一列都剩3人,则兵有多少?
首先我们先求5、9、13、17之最小公倍数9945(注:因为5、9、13、17为两两互质的整数,故其最小公倍数为这些数的积),然后再加3,得9948(人)。
中国有一本数学古书「孙子算经」也有类似的问题:「今有物,不知其数,三三数之,剩二,五五数之,剩三,七七数之,剩二,问物几何?」
答曰:「二十三」
术曰:「三三数之剩二,置一百四十,五五数之剩三,置六十三,七七数之剩二,置三十,并之,得二百三十三,以二百一十减之,即得。凡三三数之剩一,则置七十,五五数之剩一,则置二十一,七七数之剩一,则置十五,即得。」
孙子算经的作者及确实著作年代均不可考。不过根据考证,著作年代不会在晋朝之后,以这个考证来说上面这种问题的解法,中国人发现得比西方早,所以这个问题的推广及其解法,被称为中国剩余定理。中国剩余定理(Chinese Remainder Theorem)在近代抽象代数学中占有一席非常重要的地位
参考资料: baidu
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德国着名数学家高斯幼年时代聪明过人,上学时,有一天老师出了一道题让同学们计算:
1+2+3+4+…+99+100=?
老师出完题后,全班同学都在埋头计算,小高斯却很快算出答案等于5050。高斯为什么算得又快又准呢?原来小高斯通过细心观察发现:
1+100=2+99=3+98=…=49+52=50+51。
1~100正好可以分成这样的50对数,每对数的和都相等。于是,小高斯把这道题巧算为
(1+100)×100÷2=5050。
小高斯使用的这种求和方法,真是聪明极了,简单快捷,并且广泛地适用于“等差数列”的求和问题。
若干个数排成一列称为数列,数列中的每一个数称为一项,其中第一项称为首项,最后一项称为末项。后项与前项之差都相等的数列称为等差数列,后项与前项之差称为公差。例如:
(1)1,2,3,4,5,…,100;
(2)1,3,5,7,9,…,99;
(3)8,15,22,29,36,…,71。
其中(1)是首项为1,末项为100,公差为1的等差数列;(2)是首项为1,末项为99,公差为2的等差数列;(3)是首项为8,末项为71,公差为7的等差数列。
由高斯的巧算方法,得到等差数列的求和公式:
和=(首项+末项)×项数÷2。
例1
1+2+3+…+1999=?
分析与解:这串加数1,2,3,…,1999是等差数列,首项是1,末项是1999,共有1999个数。由等差数列求和公式可得
原式=(1+1999)×1999÷2=1999000。
注意:利用等差数列求和公式之前,一定要判断题目中的各个加数是否构成等差数列。
例2
11+12+13+…+31=?
分析与解:这串加数11,12,13,…,31是等差数列,首项是11,末项是31,共有31-11+1=21(项)。
原式=(11+31)×21÷2=441。
在利用等差数列求和公式时,有时项数并不是一目了然的,这时就需要先求出项数。根据首项、末项、公差的关系,可以得到
项数=(末项-首项)÷公差+1,
末项=首项+公差×(项数-1)。
例3
3+7+11+…+99=?
分析与解:3,7,11,…,99是公差为4的等差数列,
项数=(99-3)÷4+1=25,
原式=(3+99)×25÷2=1275。
例4
求首项是25,公差是3的等差数列的前40项的和。
解:末项=25+3×(40-1)=142,
和=(25+142)×40÷2=3340。
利用等差数列求和公式及求项数和末项的公式,可以解决各种与等差数列求和有关的问题。
1+2+3+4+…+99+100=?
老师出完题后,全班同学都在埋头计算,小高斯却很快算出答案等于5050。高斯为什么算得又快又准呢?原来小高斯通过细心观察发现:
1+100=2+99=3+98=…=49+52=50+51。
1~100正好可以分成这样的50对数,每对数的和都相等。于是,小高斯把这道题巧算为
(1+100)×100÷2=5050。
小高斯使用的这种求和方法,真是聪明极了,简单快捷,并且广泛地适用于“等差数列”的求和问题。
若干个数排成一列称为数列,数列中的每一个数称为一项,其中第一项称为首项,最后一项称为末项。后项与前项之差都相等的数列称为等差数列,后项与前项之差称为公差。例如:
(1)1,2,3,4,5,…,100;
(2)1,3,5,7,9,…,99;
(3)8,15,22,29,36,…,71。
其中(1)是首项为1,末项为100,公差为1的等差数列;(2)是首项为1,末项为99,公差为2的等差数列;(3)是首项为8,末项为71,公差为7的等差数列。
由高斯的巧算方法,得到等差数列的求和公式:
和=(首项+末项)×项数÷2。
例1
1+2+3+…+1999=?
分析与解:这串加数1,2,3,…,1999是等差数列,首项是1,末项是1999,共有1999个数。由等差数列求和公式可得
原式=(1+1999)×1999÷2=1999000。
注意:利用等差数列求和公式之前,一定要判断题目中的各个加数是否构成等差数列。
例2
11+12+13+…+31=?
分析与解:这串加数11,12,13,…,31是等差数列,首项是11,末项是31,共有31-11+1=21(项)。
原式=(11+31)×21÷2=441。
在利用等差数列求和公式时,有时项数并不是一目了然的,这时就需要先求出项数。根据首项、末项、公差的关系,可以得到
项数=(末项-首项)÷公差+1,
末项=首项+公差×(项数-1)。
例3
3+7+11+…+99=?
分析与解:3,7,11,…,99是公差为4的等差数列,
项数=(99-3)÷4+1=25,
原式=(3+99)×25÷2=1275。
例4
求首项是25,公差是3的等差数列的前40项的和。
解:末项=25+3×(40-1)=142,
和=(25+142)×40÷2=3340。
利用等差数列求和公式及求项数和末项的公式,可以解决各种与等差数列求和有关的问题。
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