法國數學家排行榜

近代的法国数学史上涌现了无数极其优秀的数学家, 如大名鼎鼎的费马,无处不在的傅里叶等等, 我们根据他们的数学成就和对数学学科产生的影响做了一个简单的排名;说实话,要给这些数学家排名真是太难了,你肯定会疑问为什么大名鼎鼎的费马也难入三甲,而排在榜首的似乎又不为大家熟悉的数学家(我们对代数几何的了解少之又少)。法国数学史是全世界数学界不可或缺的一部分,对这些数学家进行深入研究会让我们更加了解法国的数学发展,让我们更加佩服法国的数学水平;法国不止是一个浪漫之国,更是一个理性之国。

NO1 .格罗藤迪克


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亚历山大·格罗滕迪克(Grothendieck),现代代数几何的奠基者,被誉为是20世纪最伟大的数学家。

主要成就:奠定了现代代数几何学基础,代表作品是EGA,SGA,FGA。

拓展领域,奠定基础,建构理论——这就是格罗腾迪克做研究的方式。他在上世纪五六十年代以十几部巨著建构成的宏大而完整的“概型理论”,堪称现代代数几何的巅峰;其首次给出的黎曼-洛赫-格罗腾迪克定理的代数证明导致了如下数学事件:

1973年,P.德利涅证明了韦伊猜想;

1983年,G.法尔廷斯证明了莫德尔猜想;

1995年,A.怀尔斯证明了谷山-志村猜想,进而解决了有三百五十多年历史的费尔马大定理。

上述代表了当代数学最高水平的成果,足以震古烁今,彪炳数学史册。

20世纪的代数几何学涌现了许多天才和菲尔兹奖,但是上帝只有一个,就是格罗滕迪克。他的系列专著EGA是公认的代数几何圣经。

NO2 .庞加莱


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亨利·庞加莱(Jules Henri Poincaré)是法国数学家、天体力学家、数学物理学家、科学哲学家。

庞加莱的研究涉及数论、代数学、几何学、拓扑学等许多领域,最重要的工作是在函数论方面。他早期的主要工作是创立自守函数理论(1878)。他引进了富克斯群和克莱因群,构造了更一般的基本域。他利用后来以他的名字命名的级数构造了自守函数,并发现这种函数作为代数函数的单值化函数的效用。

1883年,庞加莱提出了一般的单值化定理(1907年,他和克贝相互独立地给出完全的证明)。同年,他进而研究一般解析函数论,研究了整函数的亏格及其与泰勒展开的系数或函数绝对值的增长率之间的关系,它同皮卡定理构成后来的整函数及亚纯函数理论发展的基础。他又是多复变函数论的先驱者之一。

庞加莱为了研究行星轨道和卫星轨道的稳定性问题,在1881~1886年发表的四篇关于微分方程所确定的积分曲线的论文中,创立了微分方程的定性理论。他研究了微分方程的解在四种类型的奇点(焦点、鞍点、结点、中心)附近的性态。他提出根据解对极限环(他求出的一种特殊的封闭曲线)的关系,可以判定解的稳定性。

庞加莱还开创了动力系统理论,1895年证明了“庞加莱回归定理”。他在天体力学方面的另一重要结果是,在引力作用下,转动流体的形状除了已知的旋转椭球体、不等轴椭球体和环状体外,还有三种庞加莱梨形体存在。

庞加莱对现代数学最重要的影响是创立组合拓扑学。1892年他发表了第一篇论文,1895~1904年,他在六篇论文中建立了组合拓扑学。他还引进贝蒂数、挠系数和基本群等重要概念,创造流形的三角剖分、单纯复合形、重心重分、对偶复合形、复合形的关联系数矩阵等工具,借助它们推广欧拉多面体定理成为欧拉—庞加莱公式,并证明流形的同调对偶定理。

庞加莱的思想预示了德·拉姆定理和霍奇理论。他还提出庞加莱猜想,在“庞加莱的最后定理”中,他把限制性三体问题的周期解的存在问题,归结为满足某种条件的平面连续变换不动点的存在问题。

NO3. 拉格朗日


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约瑟夫·拉格朗日(Joseph-Louis Lagrange,1736~1813)全名为约瑟夫·路易斯·拉格朗日,法国著名数学家、物理学家。

数学分析的开拓者----牛顿和莱布尼兹以后的欧洲数学分裂为两派。英国仍坚持牛顿在《自然哲学中的数学原理》中的几何方法,进展缓慢;欧洲大陆则按莱布尼兹创立的分析方法(当时包括代数方法),进展很快,当时叫分析学(analysis)。拉格朗日是仅次于欧拉的最大开拓者,在18世纪创立的主要分支中都有开拓性贡献。

变分法----这是拉格朗日最早研究的领域,以欧拉的思路和结果为依据,但从纯分析方法出发,得到更完善的结果。他的第一篇论文“极大和极小的方法研究”(Recherchessur la méthode demaximis et minimies)是他研究变分法的序幕; 1760年发表的“关于确定不定积分式的极大极小的一种新方法”(Essai d'unenouvelle méthode pourdéterminer les maxima et les minima desformules integrales indéfinies)是用分析方法建立变分法的代表作。发表前写信给欧拉时,称此文中的方法为“变分方法”(themethod of variation)。欧拉肯定了,并在他自己的论文中正式将此方法命名为“变分法”(the calculusof variation)。变分法这个分支才真正建立起来。

求解方程----在柏林工作的前十年,拉格朗日把大量时间花在代数方程和超越方程的解法上,作出了有价值的贡献,推动一代数学的发展。他提交给柏林科学院两篇著名的论文:《关于解数值方程》和《关于方程的代数解法的研究》。把前人解三、四次代数方程的各种解法,总结为一套标准方法,即把方程化为低一次的方程(称辅助方程或预解式)以求解。

拉格朗日还在1772年的“一个算术定理的证明”(De monstration d'un théorème d'arthmétique,《文集》Ⅲ,pp.189—201)中,把欧拉40多年没有解决的费马另一猜想“一个正整数能表示为最多四个平方数的和”证明出来。在1773年发表的“质数的一个新定理的证明”(Démonstation d'un theorem nouveau concernant les nombres premiers)中,证明了著名的定理:n是质数的充要条件为(n-1)!+1能被n整除。

拉格朗日内插公式----最后要提一下他在《师范学校数学基础教程》中,提出了著名的拉格朗日内插公式。直到现在计算机计算大量中点内插时仍在使用。另外在求多元函数相对极大极小及解微分方程中的拉格朗日任意乘子法,至今也在用。

NO4. 伽罗华


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埃瓦里斯特·伽罗瓦,法国数学家。现代数学中的分支学科群论的创立者。

伽罗瓦使用群论的想法去讨论方程式的可解性,整套想法现称为伽罗瓦理论,是当代代数与数论的基本支柱之一。它直接推论的结果十分丰富:他系统化地阐释了为何五次以上之方程式没有公式解,而四次以下有公式解。他解决了古代三大作图问题中的两个:“不能任意三等分角”,“倍立方不可能”。

NO5. 拉普拉斯


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拉普拉斯是法国数学家、天文学家,法国科学院院士。是天体力学的主要奠基人、天体演化学的创立者之一,他还是分析概率论的创始人,因此可以说他是应用数学的先驱。

拉普拉斯把注意力主要集中在天体力学的研究上面。他把牛顿的万有引力定律应用到整个太阳系,1773年解决了一个当时著名的难题:解释木星轨道为什么在不断地收缩,而同时土星的轨道又在不断地膨胀。拉普拉斯用数学方法证明行星平均运动的不变性,即行星的轨道大小只有周期性变化,并证明为偏心率和倾角的3次幂。这就是著名的拉普拉斯定理。此后他开始了太阳系稳定性问题的研究。同年,他成为法国科学院副院士。

1784~1785年,他求得天体对其外任一质点的引力分量可以用一个势函数来表示,这个势函数满足一个偏微分方程,即著名的拉普拉斯方程。1785年他被选为科学院院士。

NO6. 傅里叶


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让·巴普蒂斯·约瑟夫·傅里叶主要贡献是在研究热的传播时创立了一套数学理论。

最早使用定积分符号,改进了代数方程符号法则的证法和实根个数的判别法等。

傅里叶变换的基本思想首先由傅里叶提出,所以以其名字来命名以示纪念。从现代数学的眼光来看,傅里叶变换是一种特殊的积分变换。它能将满足一定条件的某个函数表示成正弦基函数的线性组合或者积分。在不同的研究领域,傅里叶变换具有多种不同的变体形式,如连续傅里叶变换和离散傅里叶变换。

傅里叶变换属于调和分析的内容。分析二字,可以解释为深入的研究。从字面上来看,“分析”二字,实际就是条分缕析而已。它通过对函数的 条分缕析来达到对复杂函数的深入理解和研究。从哲学上看,"分析主义"和"还原主义",就是要通过对事物内部适当的分析达到增进对其本质理解的目的。比如近代原子论试图把世界上所有物质的本源分析为原子,而原子不过数百种而已,相对物质世界的无限丰富,这种分析和分类无疑为认识事物的各种性质提供了很好的手段。

在数学领域,也是这样,尽管最初傅里叶分析是作为热过程的解析分析的工具,但是其思想方法仍然具有典型的还原论和分析主义的特征。"任意"的函数通过一定的分解,都能够表示为正弦函数的线性组合的形式,而正弦函数在物理上是被充分研究而相对简单的函数类,这一想法跟化学上的原子论想法何其相似!奇妙的是,现代数学发现傅里叶变换具有非常好的性质,使得它如此的好用和有用,让人不得不感叹造物的神奇。

NO7. 泊松


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西莫恩·德尼·泊松(Simeon-Denis Poisson 1781~1840)法国数学家、几何学家和物理学家。

泊松的科学生涯开始于研究微分方程及其在摆的运动和声学理论中的应用。他工作的特色是应用数学方法研究各类物理问题,并由此得到数学上的发现。他对积分理论、行星运动理论、热物理、弹性理论、电磁理论、位势理论和概率论都有重要贡献。他还是19世纪概率统计领域里的卓越人物。他改进了概率论的运用方法,特别是用于统计方面的方法,建立了描述随机现象的一种概率分布──泊松分布。他推广了“大数定律”,并导出了在概率论与数理方程中有重要应用的泊松积分。 他还研究过定积分、傅里叶级数、数学物理方程等。除泊松分布外,还有许多数学名词是以他名字命名的,如泊松积分、泊松求和公式、泊松方程、泊松定理,等等。

NO8. 费马


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皮耶·德·费马(Pierre de Fermat)是一个17世纪的法国律师,也是一位业余数学家,但对数学的贡献超过了大部分专业数学家。

对解析几何的贡献----费马独立于勒奈·笛卡儿发现了解析几何的基本原理。

1629年以前,费马便着手重写公元前三世纪古希腊几何学家阿波罗尼奥斯失传的《平面轨迹》一书。他用代数方法对阿波罗尼奥斯关于轨迹的一些失传的证明作了补充,对古希腊几何学,尤其是阿波罗尼奥斯圆锥曲线论进行了总结和整理,对曲线作了一般研究。并于1630年用拉丁文撰写了仅有八页的论文《平面与立体轨迹引论》。

对微积分的贡献----16、17世纪,微积分是继解析几何之后的最璀璨的明珠。人所共知,牛顿和莱布尼茨是微积分的缔造者,并且在其之前,至少有数十位科学家为微积分的发明做了奠基性的工作。但在诸多先驱者当中,费马仍然值得一提。费马建立了求切线、求极大值和极小值以及定积分方法,对微积分做出了重大贡献。

对概率论的贡献----费马和布莱士·帕斯卡在相互通信以及著作中建立了概率论的基本原则——数学期望的概念。这是从点的数学问题开始的:在一个被假定有同等技巧的博弈者之间,在一个中断的博弈中,如何确定赌金的划分,已知两个博弈者在中断时的得分及在博弈中获胜所需要的分数。费马这样做出了讨论:一个博弈者A需要4分获胜,博弈者B需要3分获胜的情况,这是费马对此种特殊情况的解。因为显然最多四次就能决定胜负。 一般概率空间的概念,是人们对于概念的直观想法的彻底公理化。从纯数学观点看,有限概率空间似乎显得平淡无奇。但一旦引入了随机变量和数学期望时,它们就成为神奇的世界了。费马的贡献便在于此。

对数论的贡献----17世纪初,欧洲流传着公元三世纪古希腊数学家丢番图所写的《算术》一书。l621年费马在巴黎买到此书,他利用业余时间对书中的不定方程进行了深入研究。费马将不定方程的研究限制在整数范围内,从而开始了数论这门数学分支。费马在数论领域中的成果是巨大的,其中主要有:

费马大定理:n>2是整数,则方程x^n+y^n=z^n没有满足xyz≠0的整数解。这个是不定方程,它已经由英国数学家怀尔斯证明了(1995年),证明的过程是相当艰辛的!

费马小定理:a^p-a≡0(mod p),其中p是一个素数,a是正整数,它的证明比较简单。事实上它是Euler定理的一个特殊情况,Euler定理是说:a^φ(n)-1≡0(modn),a,n都是正整数,φ(n)是Euler函数,表示和n互素的小于n的正整数的个数。

NO9. 笛卡尔


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勒内·笛卡尔,出生于法国安德尔-卢瓦尔省的图赖讷拉海(现改名为笛卡尔以纪念),逝世于瑞典斯德哥尔摩,法国著名哲学家、物理学家、数学家、神学家。

笛卡尔对数学最重要的贡献是创立了解析几何。在笛卡尔时代,代数还是一个比较新的学科,几何学的思维还在数学家的头脑中占有统治地位。笛卡尔致力于代数和几何联系起来的研究,并成功地将当时完全分开的代数和几何学联系到了一起。于1637年,在创立了坐标系后,成功地创立了解析几何学。他的这一成就为微积分的创立奠定了基础,而微积分又是现代数学的重要基石。解析几何直到现在仍是重要的数学方法之一。

笛卡尔不仅提出了解析几何学的主要思想方法,还指明了其发展方向。在他的著作《几何》中,笛卡尔将逻辑,几何,代数方法结合起来,通过讨论作图问题,勾勒出解析几何的新方法,从此,数和形就走到了一起,数轴是数和形的第一次接触。并向世人证明,几何问题可以归结成代数问题,也可以通过代数转换来发现、证明几何性质。笛卡尔引入了坐标系以及线段的运算概念。他创新地将几何图形‘转译’代数方程式,从而将几何问题以代数方法求解,这就是今日的“解析几何”或称“坐标几何”。

解析几何的创立是数学史上一次划时代的转折。而平面直角坐标系的建立正是解析几何得以创立的基础。直角坐标系的创建,在代数和几何上架起了一座桥梁,它使几何概念可以用代数形式来表示,几何图形也可以用代数形式来表示,于是代数和几何就这样合为一家人了。

NO10: 韦达


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韦达, 法国数学家,第一个有意识地和系统地使用字母来表示已知数、未知数及其乘幂,带来了代数学理论研究的重大进步。韦达讨论了方程根的各种有理变换,发现了方程根与系数之间的关系(所以人们把叙述一元二次方程根与系数关系的结论称为“韦达定理”)。

韦达从事数学研究只是出于爱好,然而他却完成了代数和三角学方面的巨著。他的《应用于三角形的数学定律》(1579年)是韦达最早的数学专著之一,可能是西欧第一部论述6种三角形函数解平面和球面三角形方法的系统著作。他被称为现代代数符号之父。韦达还专门写了一篇论文"截角术",初步讨论了正弦,余弦,正切弦的一般公式,首次把代数变换应用到三角学中。他考虑含有倍角的方程,具体给出了将COS(nx)表示成COS(x)的函数并给出当n≤11等于任意正整数的倍角表达式了。


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