8.2 Александр Теофил Вандермонд (фр. Alexandre-Théophile Vandermonde) (28 февраля 1735; Париж - 1 января 1796; Париж)

Александр Теофил Вандермонд французский музыкант и математик, член Парижской академии наук. Известен главным образом благодаря работам по высшей алгебре, особенно по теории детерминантов.

Главным увлечением Вандермонда была музыка - он играл на скрипке, а к математике обратился лишь к 35 годам. В 1771 году Вандермонд был довольно неожиданно избран в Парижскую академию наук после написания своей первой статьи (Mémoire sur la résolution des équations), в которой он провёл исследование симметрических функций и решения круговых полиномов. Эта работа предвосхитила появившуюся позднее теорию Галуа. Как заявил Леопольд Кронекер в 1888 году, с первой работы Вандермонда началась современная алгебра. Коши также утверждал, что основные идеи теории групп принадлежит Вандермонду, а не Лагранжу.

В течение следующего года вышло ещё три статьи Вандермонта, которые явились всем его вкладом в развитие математики. Статья Remarques sur des problèmes de situation (1771 год) была посвящена задаче о ходе коня, Mémoire sur des irrationnelles de différents ordres avec une application au cercle (1772) - комбинаторике, а в работе Mémoire sur l'élimination (1772) были заложены основы теории детерминантов, причём определитель Вандермонда явно в ней не упоминался.

В честь Вандермонда был назван специальный класс матриц - матрицы Вандермонда, а также элементарное равенство в комбинаторике - свёртка Вандермонда.

В 1777 году Вандермонд опубликовал результаты экспериментов, выполненных совместно с Безу и Лавуазье, по низким температурам, в частности исследования эффектов особенно сильных морозов 1776 года. Спустя 10 лет в сотрудничестве с Гаспаром Монжом и Бертолетом Вандермонд написал две статьи по производству стали, целью которой было улучшение качество стали для штыков.

8.3 Леонард Эйлер (1707 - 1783)

Эйлер, крупнейший математик XVIII в., родился в Швейцарии. В 1727 г. по приглашению Петербургской академии наук он приехал в Россию. В Петербурге Эйлер попал в круг выдающихся ученых: математиков, физиков, астрономов, получил большие возможности для создания и издания своих трудов. Он работал с увлечением и вскоре стал, по единодушному признанию современников, первым математиком мира.

Научное наследие Эйлера поражает своим объемом и разносторонностью. В списке его трудов более 800 названий. Полное собрание сочинений ученого занимает 72 тома. Среди его работ - первые учебники по дифференциальному и интегральному исчислению.

В теории числе Эйлер продолжил деятельность французского математика П. Ферма и доказал ряд утверждений: малую теорему Ферма, великую теорему Ферма для показателей 3 и 4. Он сформулировал проблемы, которые определили горизонты теории чисел на десятилетия.

Эйлер предложил применить в теории чисел средства математического анализа и сделал первые шаги по этому пути. Он понимал, что, двигаясь дальше, можно оценить число простых чисел, не превосходящих n, и наметил утверждение, которое затем докажут в XIX в. математики П. Л. Чебышев и Ж. Адамар.

Эйлер много работает и в области математического анализа.

Ученый впервые разработал общее учение о логарифмической функции, согласно которому все комплексные числа, кроме нуля, имеют логарифмы, причем каждому числу соответствует бесчисленное множество значений логарифма.

В геометрии Эйлер положил начало совершенно новой области исследований, выросшей впоследствии в самостоятельную науку - топологию.

Имя Эйлера носит формула, связывающая число вершин (В), ребер (Р) и граней (Г) выпуклого многогранника: В - Р + Г = 2.

Даже основные результаты научной деятельности Эйлера трудно перечислить. Здесь и геометрия кривых и поверхностей, и первое изложение вариационного исчисления с многочисленными новыми конкретными результатами. У него были труды по гидравлике, кораблестроению, артиллерии, геометрической оптике и даже по теории музыки. Он впервые дает аналитическое изложение механики вместо геометрического изложения Ньютона, строит механику твердого дела, а не только материальной точки или твердой пластины.

Одно из самых замечательных достижений Эйлера связано с астрономией и небесной механикой. Он построил точную теорию движения Луны с учетом притяжения не только Земли, но и Солнца. Это пример решения очень трудной задачи.

Последние 17 лет жизни Эйлера были омрачены почти полной потерей зрения. Но он продолжал творить так же интенсивно, как в молодые годы. Только теперь он уже не писал сам, а диктовал ученикам, которые проводили за него наиболее громоздкие вычисления.

Для многих поколений математиков Эйлер был учителем. По его математическим руководствам, книгам по механике и физике училось несколько поколений. Основное содержание этих книг вошло и в современные учебники.

.4 КАРЛ ФРИДРИХ ГАУСС (1777-1855)

Дата рождения: 30 апреля 1777

Место рождения: Брауншвейг

Дата смерти: 23 февраля 1855

Место смерти: Гёттинген

Гражданство: Германия

Научная сфера: математика, физика, астрономия

Альма-матер: Гёттингенский университет

Карл Фридрих Гаусс (нем. Johann Carl Friedrich Gau.; 30 апреля 1777, Брауншвейг - 23 февраля 1855, Гёттинген) - выдающийся немецкий математик, астроном и физик, считается одним из величайших математиков всех времён.

Математический талант Гаусса проявился ещё в детстве. По легенде, школьный учитель математики, чтобы занять детей на долгое время, предложил им сосчитать сумму чисел от 1 до 100. Юный Гаусс заметил, что попарные суммы с противоположных концов одинаковы: 1+100=101, 2+99=101 и т. д., и мгновенно получил результат 50*101=5050.

С 1795 по 1798 Гаусс учился в Гёттингенском университете, где 30 марта 1796 доказал возможность построения с помощью циркуля и линейки правильного семнадцатиугольника. Кроме того, он разрешил проблему построения правильных многоугольников до конца и дал критерий возможности построения любого правильного n-угольника, показав, что если n - простое число, то оно должно быть вида (числом Ферма). Этому открытию Гаусс придавал большое значение и завещал изобразить на его могиле правильный 17-угольник, вписанный в круг.

В 1799 г. Гаусс доказал основную теорему алгебры о том, что уравнение n-й степени с одной переменной имеет ровно n решений в комплексных числах.

Первым крупным трудом Гаусса в области теории чисел стала работа 1801 года «Арифметические исследования» (нем. Disquisitiones Arithmeticae), в которой дано обстоятельное изложение теории сравнений, исследованы свойства квадратичных вычетов и доказан квадратичный закон взаимности.

С 1807 года и до самой смерти Гаусс был директором гёттингенской обсерватории и ординарным профессором Гёттингенского университета. В астрономии Гаусс, в первую очередь, интересовался небесной механикой, изучал орбиты малых планет и их возмущения. В 1809 Гаусс нашёл способ определения элементов орбиты по трём полным наблюдениям (время, прямое восхождение и склонение). Для минимизации влияния ошибок измерения Гаусс разработал метод наименьших квадратов, который сейчас повсеместно применяется в статистике, и открыл нормальный закон распределения - на это открытие, по-видимому, повлияли исследования в области теории вероятностей де Бергофского, с которым молодой Гаусс, видимо, был знаком.

В геометрии поверхностей Гаусс впервые начал изучать внутреннюю геометрию, не зависящую от вложения в пространства. Он указал некоторую характеристику поверхности (гауссову кривизну), которая не изменяется при изгибаниях, тем самым заложив основы римановой геометрии.

Гаусс был тем, кто построил неевклидову геометрию, но был вынужден держать свои исследования в секрете (вероятно, из-за того, что они шли вразрез с «обожествлением» евклидова пространства в доминирующей в то время Кантовской философии). Тем не менее, сохранилось письмо Гаусса к Лобачевскому, которое ясно даёт это понять. Чуть позже, неевклидова геометрия была переоткрыта Лобачевским, и ещё чуть позже - Бояи. Гаусс высоко оценил эту работу, в частности, он выступил за принятие Лобачевского членом-корреспондентом Гёттингенского учёного сообщества. Забавным совпадением является то, что у Гаусса и Лобачевского был один и тот же школьный учитель математики.

В физике Гаусс плодотворно сотрудничал с В. Вебером в области исследования электромагнетизма. Была создана система электромагнитных единиц измерения и сконструирован примитивный телеграф.

.5 ЖОЗЕФ ЛУИ ЛАГРАНЖ (1736 - 1813)

Жозеф Луи Лагранж; фр. Joseph Louis Lagrange (25 января 1736, Турин 10 апреля 1813, Париж) - французский математик и механик. Автор классического трактата «Аналитическая механика», расширившего основы статики и механики и установившего «общую формулу», также известную как принцип возможных перемещений. Формула конечных приращений и несколько других теорем названы его именем.

Пьер-Симон Лаплас дал такую характеристику деятельности Лагранжа: «…среди тех, кто самым эффективным образом раздвинул пределы наших знаний, Ньютон и Лагранж в самой высокой степени владели счастливым искусством открывания новых данных, представляющих собой существо знаний…»

Лагранж родился 25 января 1736 в Турине, в семье банковского чиновника. Будучи самым младшим сыном многочисленной семьи, он был вынужден рано начать самостоятельную жизнь. Сначала он интересовался филологией. Его отец хотел, чтобы сын стал адвокатом, и поэтому определил его в Туринский университет. Но в руки Лагранжа случайно попал трактат по математической оптике, и он почувствовал своё настоящее призвание. Все свои силы он посвятил изучению математики и в 19 лет (по другим источникам в 17 лет) был назначен преподавателем математики в Королевской артиллерийской школе в Турине, где пользовался, несмотря на свою молодость, славой прекрасного преподавателя.

В 1755 Лагранж послал Эйлеру свою работу об изопериметрических свойствах, ставших впоследствии основой вариационного исчисления. В 1756 по представлению Эйлера стал иностранным членом Берлинской Академии наук. Принимал участие в организации в Турине научного общества (впоследствии Туринской Академии наук). В 1764 Парижская Академия наук объявила конкурс на лучшую работу по проблеме движения Луны. Лагранж представил работу, посвященную либрации Луны (см. Точка Лагранжа), которая была удостоена первой премии. В 1766 получил вторую премию Парижской Академии за исследование, посвященное теории движения спутников Юпитера, а до 1778 был удостоен еще трёх премий.

В 1766 по приглашению Фридриха II Лагранж переехал в Берлин, где стал президентом Берлинской Академии наук. Берлинский период (1766-1787) был самым плодотворным в жизни Лагранжа. Здесь он выполнил важные работы по алгебре и теории чисел, а также по решению дифференциальных уравнений в частных производных. В Берлине был подготовлен труд «Аналитическая механика» («M.canique analytique»), опубликованный в Париже в 1788 и ставший вершиной научной деятельности Лагранжа. В основу всей статики положен т. н. принцип возможных перемещений, в основу динамики - сочетание этого принципа с принципом Д’Аламбера. Введены обобщенные координаты, разработан принцип наименьшего действия.

В 1787, после кончины Фридриха II, Лагранж переехал в Париж и стал членом Парижской Академии наук. Во время Французской революции принял участие в работе комиссии, занимавшейся разработкой метрической системы мер и весов и нового календаря. В 1797, после создания Политехнической школы, вёл преподавательскую деятельность, читал курс математического анализа. В 1795, после открытия Института Франции, стал главой его физико-математического класса.

Лагранж внёс существенный вклад во многие области математики, включая вариационное исчисление, теорию дифференциальных уравнений, решение задач на нахождение максимумов и минимумов, теорию чисел (теорема Лагранжа), алгебру и теорию вероятностей. В двух своих важных трудах - «Теория аналитических функций» («Th.orie des fonctions analytiques», 1797) и «О решении численных уравнений» («De la r.solution des .quations num.riques», 1798) - подытожил всё, что было известно по этим вопросам в его время, а содержавшиеся в них новые идеи и методы были развиты в работах математиков XIX века.

Умер Лагранж в Париже 10 апреля 1813 г.