Matematiikan historia

Matematiikan historian ulottuu useiden vuosituhansien ja jännevälit monet puolilla maailmaa peräisin Kiinasta ja Keski-Amerikkaan . Kunnes XVII nnen  vuosisadan , osaamis- matematiikka on pääosin tehty siiloissa eri puolilla maailmaa . Vuodesta XIX : nnen ja erityisesti XX : nnen  vuosisadan , runsaasti tutkimusta ja tiedon globalisoitumisen johtavat melko leikkaamalla tämän tarinan perustuvat matemaattiseen kenttiä .

Esihistoria

Luu Ishango juontavat juurensa yli 20000 vuotta on yleisesti mainittu olevan varhaisin todiste tietämystä prime alkulukuja ja lisääntymiseen, mutta tästä tulkinnasta keskustellaan edelleen. Sanotaan, että megaliitit Egyptissä V - vuosituhannella eKr. Tai Englannissa III - vuosituhannella sisältäisivät geometrisia ideoita, kuten ympyröitä , ellipsejä ja Pythagoraan kolmoisia . Vuonna 2600 ennen aikakautiamme Egyptin rakenteet todistavat empiirisen ja teknisen tietämyksen geometriasta, mutta ei kuitenkaan voida todistaa, että nämä rakenteet on suunniteltu matematiikan menetelmällisellä käytöllä.

Nämä kysymykset ovat johtaneet etnomatematiikkaan kutsutulle tutkimusalalle , joka sijaitsee antropologian, etnologian ja matematiikan rajalla ja jonka tavoitteena on muun muassa ymmärtää matematiikan asteittainen kehitys ensimmäisissä sivilisaatioissa esineistä, instrumenteista, maalauksista, ja muut löydetyt asiakirjat.

Sumerista Babyloniin

Kirjoituksen alku johtuu yleensä Sumerista Tigrisin ja Eufratin tai Mesopotamian altaalla . Tämä kirjoitus, joka tunnetaan nimellä kiilamuoto , johtuu tarpeesta järjestää kastelu ja kauppa. Kirjoituksen syntymän rinnalla syntyi ensimmäinen utilitaristinen matematiikka (talous, pintalaskelmat). Näyttöön tulee ensimmäinen paikallinen numeerinen järjestelmä: seksagesimaalijärjestelmä . Lähes kahden tuhannen vuoden ajan matematiikka kehittyy Sumerin alueella, Akkadissa ja sitten Babylonissa . Tämän ajanjakson tabletit koostuvat digitaalisista taulukoista ja käyttöohjeista. Näin on Nippur (sadan kilometrin päässä Bagdadista ), löydettiin XIX : nnen  vuosisadan koulu tabletit ajalta Paleoekologisten Babylonian (2000 eKr.). Tiedämme he tunsivat neljä toimintaa, mutta ovat käyneet monimutkaisempia laskutoimituksia hyvin tarkkaa, kuten algoritmit louhinnan neliöjuurien , kuutiojuuret , resoluutiota asteen yhtälöt . Kun he tekivät jakoja kertomalla käänteisillä, käänteisillä taulukoilla oli suuri rooli. Löysimme joitain käänteisiä numeroille, joissa on kuusi seksagimaalista numeroa, mikä osoittaa erittäin tarkkaa. On myös löydetty tabletteja, joissa näkyvät kokonaislukujen luettelot, kuutioluettelot ja luettelo, jota usein tulkitaan Pythagoraan kolmoisina, mikä viittaa siihen, että he tiesivät suorakulmioiden ominaisuuden yli 1000 vuotta ennen Pythagorasta. On myös löydetty tabletteja, jotka kuvaavat algoritmeja monimutkaisten ongelmien ratkaisemiseksi.

He pystyivät käyttämään lineaarisia interpolaatioita väliarvojen laskemiseen, joita ei ole esitetty taulukoissa. Rikkain mukaan ko matematiikka on aika Hammurabi ( XVIII th  vuosisadalla  eKr. ). Noin 1000 eKr. J. - C. havaitsee laskennan kehityksen kohti matemaattista tähtitiedettä .

Egypti

Parhaita lähteitä matemaattista osaamista muinaisessa Egyptissä ovat Rhind Papyrus ( toinen välivaiheessa , XX th  -luvulla), joka kehittää monia geometrian ongelmia ja Moskovan Matemaattinen Papyrus (1850 eKr. ) Ja rulla nahka. Näihin asiakirjoihin lisätään kolme muuta papyrusta ja kaksi puutablettia; asiakirjojen puute ei salli todisteita tästä tiedosta. Egyptiläiset käytetään matematiikan ensisijaisesti palkanlaskentatapojen, toimitusjohtaja viljelykasvien, laskemalla ala ja tilavuus, ja niiden kastelu ja rakennustyöt (ks egyptiläinen Sciences ). He käyttivät ylimääräinen numero kirjoitusjärjestelmää ( egyptiläinen numeration ). He tunsivat kaikki neljä operaatiota, tunsivat murtolaskelman (perustuen vain luonnollisten lukujen käänteisiin) ja pystyivät ratkaisemaan ensimmäisen asteen yhtälöt väärän sijainnin menetelmällä . He käyttivät π: n murto-approksimaatiota . Yhtälöitä ei ole kirjoitettu ylös, mutta ne tukevat annettuja selityksiä.

Kiina

Vanhin päälähde tietomme Kiinan matematiikan tulee käsikirjoituksen Jiǔzhāng suanshu tai Yhdeksän luvut koskevat Matemaattinen Art , päivätty I st  luvulla , mutta luultavasti vanhin ryhmitystulosten. Huomaa, että kiinalaiset olivat kehittäneet omat laskenta- ja demonstrointimenetelmänsä: aritmeettiset , murto-osat , neliö- ja kuutiojuurien uuttaminen , menetelmä levyn pinta-alan laskemiseksi , pyramidin tilavuus ja Gaussin nivelen menetelmä . Niiden kehitys laskennallisissa algoritmeissa on huomattavan moderni. Mutta me myös, luiden lampaita ja karjaa, kaiverrukset todistaa, että he käyttivät asentohuimaus desimaalin järjestelmä ( kiinalainen numeration ). Ne ovat myös kaavioiden alussa, mikä auttaa heitä laskemaan. Kiinalainen matematiikka ennen aikakautiamme on pääasiassa suuntautunut utilitaristisiin laskelmiin. Ne kehittävät siististi välillä I st ja VII : nnen  vuosisadan jKr. AD ja välillä X : nnen ja XIII th  luvulla .

Kolumbiaa edeltävät sivilisaatiot

Mayan sivilisaatio ulottuu 2600 eaa. JKr vuoteen 1500 jKr. AD kanssa huippu klassisen ajan III : nnen  luvun IX th  -luvulla . Matematiikka on pääosin numeerista ja suuntautunut kalenterilaskentaan ja tähtitieteeseen. Mayat käyttää emästä kaksikymmentä paikkasidonnainen numerointijärjestelmää ( maya numerointi ). Mayojen lähteet ovat peräisin pääasiassa Codex (kirjallinen ympäri XIII : nnen  vuosisadan ). Mutta inkvisitio tuhosi valtaosan näistä , ja tänään on jäljellä vain neljä koodeksia ( Dresdenin , Pariisin , Madridin ja Grolierin koodit ), joista viimeinen saattaa olla väärennös.

Inka-sivilisaatio (1400-1530) kehitti tukikohtaan 10 sijaintinumerointijärjestelmän (siis samanlainen kuin nykyisin käytetty). Tietämättä kuinka kirjoittaa, he käyttivät piikkiä "tilastojen kirjoittamiseen". Quipu on köysi, jonka köysissä on kolmen tyyppisiä solmuja, jotka symboloivat yksikköä, kymmenen ja sata. Solmujen järjestely merkkijonolle antaa luvun välillä 1 ja 999; merkkijonojen lisääminen, jotka mahdollistavat tuhannen, miljoonan jne.

Intia

Sivilisaation Indus kehitetty olennaisesti käytännön matematiikka: desimaalin järjestelmä painot ja mitat sekä säännöllisyys mittasuhteet tekemiseen tiiliä. Vanhimmat intialaista matematiikkaa koskevat kirjalliset lähteet ovat Śulba-Sūtras ( 800 eKr - 200 eKr. ). Nämä ovat sanskritiksi kirjoitettuja uskonnollisia tekstejä, jotka säätelevät uhrialttarien kokoa. Siellä esitetty matematiikka on pääosin geometrista ja ilman esittelyä. Ei tiedetä, onko tämä tämän ajanjakson ainoa matemaattinen toiminta vai vain jälkiä yleisemmästä toiminnasta. Intialaiset tiesivät Pythagorasin lauseen , osasivat rakentaa suorakulmion neliön (saman alueen neliön rakentaminen) tarkalleen ja ympyrän suunnilleen. Näemme myös π: n murtoluvut ja kahden neliöjuuret näkyvät . Tämän ajanjakson loppupuolella näemme desimaalijärjestelmän yhdeksän numeroa olevan käytössä .

Sitten sinun täytyy odottaa aikaa Jain ( V th  luvulta jKr. ) Nähdä syntymän uusia matemaattisia tekstejä. Tämän ajan matemaatikot aloittavat pohdinnan äärettömyydestä , kehittävät laskutoimituksia muodon x 1/2 n numeroille, joita he kutsuvat ensimmäiseksi neliöjuureksi, toiseksi neliöjuureksi, kolmanneksi neliöjuureksi. Tästä ajankohdasta lähtien sanskritiksi ja jakeeksi kirjoitettu Aryabhata (499), joka on nimetty kirjoittajansa mukaan, sekä Brahmagupta (598-670) tähtitieteen ja matematiikan tutkielmia . Ensimmäisessä on tilavuus- ja pinta-ala-laskelmat, sinilaskelmat, jotka antavat kaaren tukeman puolisoiton arvon, kokonaislukujen sarjan , kokonaislukujen neliöt, kokonaislukujen kuutiot. Suuri osa tästä matematiikasta on suunnattu tähtitieteeseen. Mutta on olemassa myös velkojen ja kuittien laskelmia, joissa näemme negatiivisten lukujen ensimmäiset summaus- ja vähentämissäännöt . Mutta Brahmagupta on velkaa käyttösäännöt nollasta lukuna ja merkkisääntönä.

muinainen Kreikka

Toisin kuin egyptiläiset ja mesopotamialaiset matematiikat, jotka tunnetaan huomattavan hyvin säilyneistä muinaisista papyruksista tai savitauluista, kreikkalainen matematiikka ei ole tullut meille arkeologisten todisteiden ansiosta. Tunnemme heidät heidän seuraajiensa kopioiden, käännösten ja kommenttien ansiosta.

Kreikan matematiikan suuri uutuus on, että se jättää hyödyllisyysalueen siirtyäkseen abstraktioon. Matematiikasta tulee filosofian haara . Vuodesta filosofinen argumentti syntyy matemaattinen argumentointia. Hakeminen ei enää riitä, vaan on osoitettava ja vakuutettava: tämä on mielenosoituksen syntymä . Tämän uuden matematiikan toinen näkökohta koskee heidän tutkimuskohteitaan. Sen sijaan, että tekisimme menetelmiä, matematiikka tutkii esineitä, täydellisten esineiden epätäydellisiä esityksiä, emme työskentele ympyrän, vaan ympyrän idean kanssa.

Suurmiehistä näiden uusien matematiikan ovat Thales ( -625 - -547 ), Pythagoras ( -580 - -490 ) ja Pythagoraan koulu , Hippokrates ( -470 - -410 ) ja School of Khioksen , Eudoksos ( -408 - -355 ) ja Cniduksen koulu , Ateenan Theaetetus ( -415 - -369 ), sitten Euclid .

On todennäköistä, että Mesopotamian ja Egyptin panokset vaikuttivat tähän kreikkalaiseen matematiikkakouluun. Siten Thales olisi matkustanut Egyptiin, ja hän olisi voinut tuoda takaisin geometrian tuntemuksen Kreikalle. Hän työskenteli tasakylkisten kolmioiden ja ympyrään merkittyjen kolmioiden parissa .

Mukaan Pythagoraan koulu , "kaikki on numero". Kaksi ensisijaista tutkimuksen haaraa ovat aritmeettinen ja geometrinen . Täydellisten esineiden etsiminen sai kreikkalaiset hyväksymään aluksi numeroiksi vain rationaaliluvut, jotka toteutuvat samankaltaisten pituuksien käsitteellä  : kaksi pituutta on verrannollinen, jos on yksikkö, jossa nämä kaksi pituutta ovat kokonaiset. Tämän valinnan epäonnistuminen, joka ilmenee kahden neliöjuuren irrationaalisuudesta, saa heidät hyväksymään vain viivaimen ja kompassin kanssa konstruoitavat numerot . Sitten he törmäävät kolme ongelmaa, jotka ylittävät historia: mahdoton , kolmijako kulman ja päällekkäisyyttä kuution . Laskutoimituksessa he asettivat käsityksen parillisesta , parittomasta , täydellisestä ja figuratiivisesta luvusta .

Tämä numeroiden idealisointi ja pyrkimys liittää ne geometrisiin näkökohtiin liittyy todennäköisesti Kreikan melko epäkäytännölliseen numerojärjestelmään : jos järjestelmä on desimaali, se on additiivinen eikä siksi sovellu helposti numeerisiin laskelmiin. Geometriassa he tutkivat säännöllisiä polygoneja taipumuksella tavalliseen viisikulmioon .

Chiosin Hippokrates, joka pyrkii ratkaisemaan Pythagorasin asettaman ongelman, löytää lunuloiden neliön ja täydentää mielenosoituksen periaatetta ottamalla käyttöön vastaavien ongelmien käsitteen.

Cudidoksen Eudoxus työskentelee suhteiden teorian kanssa ja hyväksyy siten irrationaalisten lukujen suhteiden manipuloinnin. Hän on luultavasti alkuperä virallistamista sammumista menetelmän laskettaessa perättäisten likiarvojen alueita ja tilavuudet.

Théétète työskentelee säännöllisen polyhedran kanssa .

Tärkein synteesi kreikkalaisen matematiikan tulee Elements of Euclid . Geometriset objektit on määriteltävä: ne eivät ole enää epätäydellisiä esineitä, vaan esineiden täydellinen idea. Hänen Elements , Euclid lanseerauksillemme ensimmäiseen virallistamista matemaattisen ajattelun. Se määrittelee geometriset objektit (linjat, ympyrät, kulmat), määrittelee tilan aksioomasarjalla, se osoittaa implisiittisesti siitä johtuvat ominaisuudet ja muodostaa muodollisen yhteyden numeron ja pituuden välillä. Tämä kirja pysyy Euroopan yliopiston matematiikan opetussuunnitelma kunnes XIX th  luvulla .

Eukleidin jälkeen muut suuret nimet valaisevat kreikkalaista matematiikkaa. Arkhimedes joka täydentänyt menetelmiä Eudoxus, ja Apollonios Pergalainen jonka tutkielma kartioleikkauksille pidetään klassisen Kreikan geometria.

Myöhäisessä muinaisuudessa matematiikkaa edustaa Aleksandrian koulu .

Diophantus tutkii niin sanottuja Diophantine-yhtälöitä , ja häntä kutsutaan " algebran isäksi  ".

Islamilainen sivilisaatio

Kaudella 800 kohteeseen 1500 jKr AD , matematiikka kehittyy eniten muslimien valloittamilla alueilla. Arabian kielestä tulee valloitettujen maiden virallinen kieli. Teksti-kokoelmia ja kommentteja tehdään valtavasti. Vedoten toisaalta kreikkalaiseen matematiikkaan, toisaalta intialaiseen ja kiinalaiseen matematiikkaan, jonka kaupalliset suhteet antavat heille tietää, muslimi matemaatikot rikastuttavat huomattavasti matematiikkaa kehittäen algebraksi tulevan alkion , levittäen Intian desimaalijärjestelmää numeroilla väärin kutsutut arabialaiset numerot ja kehittää laskenta- algoritmeja . Monien muslimi matemaatikkojen joukossa voimme mainita persialaisen Al-Khwarizmin ja hänen työnsä al-jabr . Olemme todistamassa merkittävää kehitystä tähtitieteessä ja trigonometriassa .

Länteen

Keskiajalla

Vaikka matematiikka pysähtyvän ja jopa taantua länsimaissa tuolloin on korkean keskiajalla ( V E  -  X : nnen  vuosisadan), he kokevat lisäpotkua X : nnen  vuosisadan Gerbert Aurillac (938-1003) (Monk benediktiinimunkki josta tulisi paavi nimellä Sylvester II ), joka vietettyään Vicin luostariin Kataloniassa otti käyttöön arabialaiset numerot. Musiikin rooli oli keskiajalla välttämätön numerokentän laajentamiseksi. Se oli keskiajalla, kun algebran soveltaminen kaupankäyntiin toi irrationaalisten numeroiden nykyisen käytön itään, mikä siirrettiin sitten Eurooppaan. Myös keskiajalla, mutta Euroopassa, hyväksyttiin ensimmäistä kertaa kielteiset ratkaisut ongelmiin.

Euroopan renessanssin aikana

Vuodesta XII : nnen  vuosisadan liiketoiminnan Italiassa käännöksen arabiaksi tekstien ja siten keksimisestä Kreikan tekstejä. Toledosta , entisestä muslimi- Espanjan kulttuurikeskuksesta , tuli Reconquista , yksi tärkeimmistä käännöskeskuksista, älymystön, kuten Gérard de Cremona ja Adélard de Bath, työn ansiosta .

Taloudellinen ja kaupallinen nousukausi, jota Eurooppa koki tuolloin, uusien kauppareittien avaamisen myötä etenkin muslimi-itään, mahdollisti myös kaupallisten piirien tutustua arabien välittämiin tekniikoihin. Siten Leonardo Pisan , hänen Liber abaci vuonna 1202 , suuresti vaikuttanut keksimisestä matematiikan Euroopassa. Tieteen kehityksen rinnalla keskittyy matemaattiseen toimintaan Saksassa, Italiassa ja Puolassa XIV -  luvulla ja XV -  luvulla . Olemme todistamassa italialaisen koulun merkittävää kehitystä Scipione del Ferron , Tartaglian , Cardanin , Ferrarin ja Bombellin kanssa . Koulu on keskittynyt pääasiassa yhtälöiden ratkaisemiseen. Tämä taipumus liittyy voimakkaasti matemaattisen opetuksen kehitykseen Italian kaupungeissa enää puhtaasti teoreettiseen tarkoitukseen, kuten se voisi olla Quadriviumissa, vaan käytännön tarkoituksiin, erityisesti kauppiaille. Tämä opetus on levinnyt botteghe d 'abbacoon tai " abakusten kouluihin", joissa maestri opettaa aritmeettisia, geometrisia ja laskennallisia menetelmiä tuleville kauppiaille virkistysongelmien kautta, jotka tunnetaan useiden "abbaque-tutkielmien" ansiosta. Nämä mestarit jättivät meidät.

Kompleksiluvut otettiin käyttöön Scagione del Ferron työn perusteella, jonka Tartaglia otti vastaan ​​ja jonka Cardan julkaisi kolmannen asteen yhtälöllä . He löytävät ensimmäisen muodollisuuden Rafaele Bombellista. Ferrari ratkaisee neljännen asteen yhtälöt.

Asti loppuun XVI : nnen  vuosisadan , ongelmanratkaisu on kuitenkin edelleen retoriikkaa. Algebrallinen laskenta ilmestyy 1591 julkistamisen Isagoge mukaan Francois VIETA kanssa käyttöön erityisiä merkintöjä vakioiden ja muuttujien (työ suosituksi ja rikastaa Harriot , Fermat'n ja Descartes muuttuu täysin algebrallinen työ Euroopassa).

XVII th  -luvulla

Matematiikka keskittyy fyysisiin ja teknisiin näkökohtiin. Luotu itsenäisesti Isaac Newton ja Gottfried Leibniz , hammaskiven tuo matematiikan osaksi aikakauden analyysi ( johdannainen , kiinteä , differentiaaliyhtälön ).

Lokakuussa 1623 , Galileo julkaisi työtä komeettoja, Il Saggiatore , jossa hän totesi mathematization fysiikan:

"Filosofia on kirjoitettu tähän valtavaan kirjaan, joka pidetään aina auki silmiemme edessä, tarkoitan maailmankaikkeutta, mutta emme voi ymmärtää sitä, ellemme ensin sovella itseämme kielen ymmärtämiseen ja niiden merkkien tuntemiseen, joihin se on kirjoitettu. Se on kirjoitettu matemaattisella kielellä, ja sen merkit ovat kolmioita, ympyröitä ja muita geometrisia kuvioita, ilman keinoja on ihmisen mielestä mahdotonta ymmärtää sanaa. "

Beyond aurinkokeskinen maailmankuva , tapahtuu Galileo suuri henkinen vallankumous, joka on kuin mathematization luonnon, eli ajatus, että kielen kirja luonnon että matematiikan.

Vuonna 1637 , Discourse on Method , Descartes ilmaisi makunsa matematiikasta opintojensa aikana College de la Flèchessa ja ilmoitti heidän tulevasta kehityksestään:

”Pidin matematiikasta ennen kaikkea niiden syiden varmuuden ja ilmeisyyden takia: mutta en vielä huomannut niiden todellista käyttöä; Ja ajattelin, että niitä käytettiin vain mekaanisiin taiteisiin, hämmästyin siitä, että heidän perustuksensa olivat niin lujat ja niin vankat, ettei mitään heille ollut rakennettu korkeammalle. "

XVIII th  -luvulla

Maailmankaikkeuden matematiikka alussa XVIII nnen  vuosisadan hallitsee luku Leonhard Euler ja panoksestaan sekä tehtäviä lukuteoria, kun Joseph-Louis Lagrangen valaisee jälkipuoliskolla tämän vuosisadan.

Edellisen vuosisadan aikana äärettömän pienen laskennan perustaminen tasoitti tietä uuden matemaattisen kentän kehittämiselle: algebrallinen analyysi, johon lisätään klassisten algebrallisten operaatioiden lisäksi kaksi uutta operaatiota, erottelu ja integraatio. ( Introductio in analysin infinitorum - Euler, 1748). Äärettömän pieni laskenta on kehittymässä ja sitä sovelletaan fyysisiin kenttiin ( mekaniikka , taivaanmekaniikka , optiikka , värähtelevät kielet ) sekä geometrisiin kenttiin (käyrien ja pintojen tutkimus). Leonhard Euler , julkaisuissa Calculi differentialis (1755) ja Institutiones calculi integralis (1770), yrittää kehittää sääntöjä äärettömän pienien käyttöön ja kehittää menetelmiä differentiaaliyhtälöiden integroimiseksi ja ratkaisemiseksi. Jean le Rond d'Alembert ja sitten Joseph-Louis Lagrange seurasivat esimerkkiä. Vuonna 1797, Sylvestre François Lacroix julkaisee sopimuksen hammaskiven joka on synteesi analyyttisen työn XVIII nnen  vuosisadan. Bernoullin perhe osallistuu differentiaaliyhtälöiden ratkaisun kehittämiseen .

Toiminnosta tulee itsenäinen tutkimuskohde. Sitä käytetään optimointiongelmiin. Kehitämme sitä kokonaisina tai oireettomina sarjoina ( Taylor , Stirling , Euler, Maclaurin , Lagrange), huolimatta niiden lähentymisestä. Leonhard Euler kehittää toimintojen luokituksen. Yritämme soveltaa niitä negatiivisiin todellisuuksiin tai komplekseihin.

Perustavanlaatuinen algebran (olemassaolosta mahdollisesti kompleksin juuret tahansa polynomin), joka on jäänyt muodossa arveluihin kahden vuosisadan on esitetty käytön hajoaminen fraktiot yksinkertaisista elementeistä tarpeen integraalilaskentaa. Peräkkäin Euler (1749), Chevalier de Foncenex (1759) ja Lagrange (1771) yrittävät algebrallisia todisteita, mutta törmäävät ongelman transsendenttiseen osaan (kaikilla parittoman asteen polynomilla ℝ on todellinen juuri), mikä edellyttäisi käyttöä väliarvojen lauseesta. D'Alembertin mielenosoitus, joka julkaistiin vuonna 1746 Berliinin akatemian vuosikirjoissa, on täydellisin, mutta siinä on silti joitain aukkoja ja epäselvyyksiä. Gauss, vuonna 1799, joka kritisoi d'Alembertia näissä kohdissa, ei ole vapautettu samoista moitteista. Jossain vaiheessa meidän on tuotava vahva analyyttinen tulos, jota vuosisata ei ole koskaan nähnyt. Lisäksi este löytyy haarautumispisteiden kysymyksestä: löydämme täältä kysymyksen, josta on jo keskusteltu negatiivisten lukujen logaritmeja koskevan kiistan aikana, jonka Euler päättää. Toinen ja kolmas demo Gauss ei kärsi näitä moitteita, mutta se ei ole enää XVIII th  -luvulla ...

Aritmeettisesti Euler todistaa Fermatin pienen lauseen ja antaa version, joka on laajennettu yhdistenumeroihin (1736-1760). Se mitätöi Fermatin olettamuksen muodon 2 2 n + 1 ( Fermat-luku ) numeroiden ensiosuudesta . Hän on kiinnostunut alkulukujen jakautumisesta ja todistaa, että alkulukujen käänteissarja on erilainen. Konjektuurin BACHET (mikä tahansa numero on summa neljän neliöt yllä) osoitetaan Lagrange vuonna 1770. Se oli myös 1771 Lagrangen osoittaa lause Wilson (jos p on alkuluku, se jakaa ( p - 1) + 1). Hän kehittää tekniikka hajottamista jatkui jakeet ja osoittaa äärettömyyttä ratkaisuja Pell-Fermat'n yhtälö . Legendre julkaisi vuonna 1798 Numeroteoriansa, joka toi yhteen suuren määrän aritmeettisia tuloksia. Neliönjäännöslause lakia conjectured Euler ja Legendren ei voida osoittaa vasta seuraavalla vuosisadalla.

Tämän vuosisadan aikana matemaatikot olivat edelleen kiinnostuneita yhtälöiden algebrallisista ratkaisuista. Ensimmäinen systemaattinen essee algebrallisten yhtälöiden ratkaisemisesta oli Tschirnhausin työ vuonna 1683. Euler itse kahdessa esseessä ei ylittänyt edeltäjäänsä ja vuonna 1762 Étienne Bézout esitteli käsitteen l'-yksikön juuresta. Vuosien 1770 ja 1772 välillä voidaan mainita kolme suurta ja omaperäisempää muistelua: Waringin , Alexandre-Théophile Vandermonden (1771) muistio yhtälöiden x n - 1 = 0 ( syklotominen yhtälö ) radikaaleista erotettavuudesta, joka on edeltäjä. juurien permutaatioiden ja Lagrangen (1770) permutaatioiden yhteydessä, joka kokoaa kaikki jo yritetyt päätöslauselmamenetelmät, mutta esittelee Lagrangen päätöslauselmat ja osoittaa kielellä, jossa ryhmän käsitettä ei vielä ole, lause Lagrange: äärellisen ryhmän alaryhmän järjestys jakaa ryhmän järjestyksen. Nämä kaksi viimeistä matemaatikkoa korostavat juurien ja niiden permutaatioiden merkitystä, mutta vasta seuraavalla vuosisadalla syntyi käsitys ryhmien ryhmästä .

Analyyttinen geometria kehittyy ja ulottuu käyrien tutkimuksesta pintojen tutkimukseen. Euler tutkii yleistä toisen asteen yhtälöä kolmella muuttujalla ja esittelee ratkaisuluokituksen. Alexis Clairaut tutki vasemman käyrän (1729). Gabriel Cramer julkaisi vuonna 1750 tutkielman algebrallisista käyristä . 1700- luvun geometrian suuri hahmo on edelleen Gaspard Monge  : hän kehitti differentiaaligeometriaa tangentteja tutkien ja loi uuden tieteenalan: kuvaileva geometria . Leonhard Euler kehittää trigonometrisen laskennan, asettaa kaavat pallomaisen geometrian laskemiseksi ja korvaa pyöreät funktiot yleisessä funktioryhmässä, kehittämällä ne kokonaisina sarjoina tai loputtomina tuotteina ja löytäen yhteyden pyöreiden funktioiden ja niiden välillä.

Vuosisadalla ilmestyi muutama logiikan teoreetikko. Leonhard Euler kehittää menetelmän sylogististen johtopäätösten kuvitelluksi esittämiseksi (Euler-kaavio), Jean-Henri Lambert työskentelee suhteiden logiikan parissa.

Se on myös vuosisata, joka hyökkää ensimmäisiä esimerkkejä siitä, mistä tulee graafien teoria. Euler ratkaisee vuonna 1736 seitsemän Königsbergin sillan ongelman ja toteaa vuonna 1766 Eulerian piirien lauseen: yhdistetty kaavio sallii Eulerian ketjun vain ja vain, jos sen parittomat asteen pisteet ovat 0 tai 2. Se on ' hyökkäsi hevosmiehen ongelmaan vuonna 1759, mutta julkaisi mitään vasta vuonna 1766. Tämä on erityinen tapaus Hamiltonin kaavioista. Ratsastajaongelma on ollut tiedossa jo kauan. Noin 840, al-Adli ar-Rumi antoi ratkaisun. Kashmirin runoilija Rudrata puhui siitä myös Kavyalankarassaan .

Mutta vuosisata on hedelmällinen myös aavistuksissa, jotka pysyvät arvoituksina yli vuosisadan: Goldbachin , Waringin ongelma ...

Vuosisadalla Legendre näki vuosia vaivaa elliptisissä integraaleissa. Valitettavasti, vaikka hän olisikin Eulerin ihailu tällä alueella, kysymyksen ratkaisu aikoi välttää hänet Abelin hyväksi.

XVIII nnen  vuosisadan kuin Encyclopedia jossa Jean le Rond d'Alembert inventoinut matematiikan tällä vuosisadalla.

Japani

Vuoden Edo-kauden (1603 - 1868), Japanissa, matematiikan kehitetty ilman vaikutusta Länsi matematiikan vaan innoittamana kiinalaisten matematiikkaa, työskentelee ongelmia geometristen olemus. Geometriset palapelit sijoitetaan ja ratkaistaan Sangaku-nimisille puutableteille .

Esimerkiksi matemaatikko Kowa Seki keksi noin 1680 lähentymiskiihtyvyysmenetelmän nimeltä Delta-2 ja johtui Alexander Aitkenille, joka löysi sen uudelleen vuonna 1926 ja popularisoi sen.

XIX th  vuosisadan

Matemaattinen historia XIX : nnen  vuosisadan on rikas. Liian rikas, jotta kaikki tämän vuosisadan teokset voidaan käsitellä kohtuullisen kokoisella esseellä. Siksi meidän pitäisi odottaa tältä osalta vain tämän vuosisadan työn keskeisiä kohtia.

XIX th  vuosisadan alkoi ilmestyä useita uusia teorioita ja täyttämistä tehdystä työstä edellisen vuosisadan. Vuosisataa hallitsee tarkkuuskysymys. Tämä ilmenee analyysissä Cauchyn kanssa ja sarjan summauksena. Se ilmestyy uudelleen geometriasta. Se ei lakkaa ilmestymästä funktioteoriassa ja varsinkaan differentiaalisen ja integraalilaskennan perusteella siihen pisteeseen asti, että nämä äärettömän pienet, jotka olivat kuitenkin saaneet edellisen vuosisadan onnen, katoavat kokonaan. Mutta vielä enemmän, vuosisata merkitsee matemaattisen amaterismin loppua: siihen asti matematiikka oli lähinnä muutaman yksilön työtä, joka oli riittävän onnekas joko opiskelemaan itseään tai ylläpitämään muutamia neroita. Vuonna XIX : nnen  vuosisadan , se kaikki päättyy: Matemaatikot tullut palkattua ammattilaisia. Näiden ammattilaisten määrä kasvaa edelleen, ja tämän määrän myötä matematiikka saa tärkeyden, jota ei koskaan saavutettu, ikään kuin koko yhteiskunta olisi vihdoin tietoinen valtavasta työkalusta. Edellisellä vuosisadalla itetyt sovellukset kehittyvät nopeasti kaikilla aloilla, mikä viittaa siihen, että tiede voi tehdä mitä tahansa. Lisäksi tietyt menestykset osoittavat sen. Emmekö ole löytäneet uutta planeettaa vain laskemalla? Emmekö ole selittäneet aurinkokunnan luomista? Fysiikan kenttä, kokeellinen tiede par excellence, on matematiikan valloittama: lämpö, ​​sähkö, magnetismi, nestemekaniikka, materiaalien kestävyys ja elastisuus, kemiallinen kinetiikka puolestaan ​​matematisoidaan siinä mielessä, että vanha hyvä uteliaisuuskaappi XVIII E  -luvun loppu on korvattu taululle. Ja valtava tieteenala laajenee uudestaan ​​ja uudestaan. Varmasti, sanotaan, että lähes arkipäiväinen on XVIII nnen  vuosisadan että matematiikka saadaan pian päätökseen ja että se "lähellä kaivoksen" eikä se alkaa unelmatietokonettasi Leibniz, joka täyttää kaikki kysymykset. Menemme jopa niin pitkälle, että määrittelemme sattuman tai epävarmuuden, vain rauhoittaaksemme itseämme. Cournot haluaa soveltaa oikeudenkäyntien todennäköisyyksien laskentaa saadakseen aikaan tämän hämmästyttävän ja kuinka vakuuttavan johtopäätöksen siitä, että oikeudellisissa virheissä on alle kaksi prosenttia! Matematiikka hiipii aineen intiimiin rakenteeseen: useita valoteorioita ja Lorentzin suhteellisuusteorian alku, joka täydentää Maxwellin sähkömagneettista teoriaa. Taipumus tiukkuuden alkanut alussa XIX : nnen  vuosisadan näkevät sen valmistua alussa XX : nnen  vuosisadan , jonka kyseenalaistaminen monien a priori.

Matematiikan lehdet

Mekaaninen

Matemaattinen fysiikka

Euler, jonka työ on alkanut julkaista (suunniteltu yli viidenkymmenen vuoden aikana!), Oli jo käsitellyt monia alueita: akustiikka, optiikka, materiaalien kestävyys, nestemekaniikka, kimmoisuus, mutta nämä alueet olivat vielä syntymässä. On Fourier , nostaa opinnäytetyö kieltäytyy ottamasta tiedeakatemian Pariisin joka on ensimmäinen hyökätä teorian lämpöä hyödyntämällä mitä tulee Fourier-sarjat . Noin samaan aikaan, 1820-luvulla, Fresnel käsittelee optiikkaa sekä Besseliä, joka esittelee Besselin toiminnot . Nestemekaniikka, joka oli melkein Eulerin ja d'Alembertin jättämässä vaiheessa, täydellisten nesteiden vaihe, edistyi Henri Navierin ja George Gabriel Stokesin kanssa, jotka hyökkäsivät kokoonpuristumattomiin ja sitten kokoonpuristuviin nesteisiin tuomalla viskositeettia. Sähkö debytoi Gaussin, Ohmin , Biotin , Savartin ja Ampèren vaikutuksen alaisena, mutta ennen kaikkea Maxwellin nero ottaa teorian käyttöön yhdellä vuosisadan kauneimmista teorioista. Sähkömagneettinen teoria, joka väittää yhdistävänsä kaikki sähköä, optiikkaa ja magneettia koskevat teokset. Materiaaliresistenssissä edistyminen on vaatimattomampaa. Voimme mainita erityisesti Barré de Saint-Venantin , Yvon Villarceaun , Aimé-Henry Résalin ja hänen poikansa Jean Résalin, mutta vasta seuraavalla vuosisadalla elastisuus edistyi ratkaisevasti, varsinkin kun monia ominaisuuksia ei vielä tunneta. teräsbetoni. Vuosisadan loppupuolella tunnemme heistä tarpeeksi, jotta jotkut voivat ryhtyä monumentaalisiin terässaavutuksiin, kuten Eiffel .

Numeroteoria

Kolme suurta ongelmaa valaisevat vuosisataa: neliöllisen vastavuoroisuuden laki , alkulukujen jakauma ja Fermatin viimeinen lause . XIX th  vuosisadan tarjoaa huomattavia edistystä näitä kolmea asiaa kehittämällä todellisen teorian aritmeettinen ottaa nimen tai numeron teoria ja perustuvat abstrakteja ja kehittyneet työkalut.

Logiikka

Geometria

Algebra

Todennäköisyys ja tilastot

Kuvaajateoria

Todellinen analyysi

"Hyvin pieni syy, joka vältetään meiltä, ​​määrää huomattavan vaikutuksen, jota emme voi jättää huomiotta, ja sanomme sitten, että tämä vaikutus johtuu sattumasta." Jos tietäisimme tarkasti luonnon lait ja maailmankaikkeuden tilanteen alkuhetkellä, voisimme ennustaa tarkalleen saman universumin tilanteen myöhemmin ”

Monimutkainen analyysi

Näkymät

Mutta jo vuosisata on kulunut, ja tänä vuonna 1900 pidetyssä kansainvälisessä matematiikan kongressissa Pariisissa David Hilbert esittelee luettelon 23: sta ratkaisemattomasta ongelmasta, jotka ovat ensisijaisen tärkeitä seuraavalle vuosisadalle. Näitä kysymyksiä kattavat suuren osan matematiikan ja tulee olemaan tärkeä osa matematiikan historian XX : nnen  vuosisadan .

Vuosisadan kirjat

Tämä kappale antaa joukon erittäin tärkeitä kirjoja joko historiallisesti tärkeän sisällön tai tietyllä alalla syntyvän synteesin vuoksi. Valittu järjestys on aakkosjärjestyksessä kirjoittajien nimien kanssa.

XX th  luvulla

XX : nnen  vuosisadan on ollut erittäin tuottelias luvulla matemaattisesti. Kolme tärkeää lausea ilmestyy: toisaalta Gödelin lause  ; toisaalta todiste Shimura-Taniyama-Weil-olettamuksesta, joka johti Fermatin viimeisen lauseen todistamiseen; Lopuksi esittelyn Weil n arveluja by Pierre Deligne , nämä kaksi viimeistä tulosta seuraukset tärkeitä innovaatioiden algebrallinen geometria, koska Grothendieck. Uudet tutkimusalat ovat syntyneet tai kasvaneet: dynaamiset järjestelmät , jotka seuraavat Poincaren työtä , todennäköisyydet , topologia , differentiaaligeometria , logiikka , algebrallinen geometria , Grothendieckin työn jälkeen ...

Matemaattinen yhteisö räjähtää

Algebra

Leonard Eugene Dickson aloittaa äärellisten kenttien systemaattisen tutkimuksen ja saa ensimmäisen luokituksen kommutatiivisista äärellisistä kentistä . Rakenteen liittyvien rengas polynomien selitetään siellä. Kanssa Joseph Wedderburn , vuonna 1905, hän osoitti, että ei ole olemassa sellaista asiaa kuin noncommutative äärellisen.

Mekaaninen

Analyysi

Ryhmäteoria

Topologia

Differentiaaliyhtälöt

Numeroteoria

Kaaviot

Monimutkainen analyysi

Logiikka ja joukko-teoria

Todennäköisyydet

Numeerinen analyysi

Ilmeiset paradoksit ja uteliaisuudet

XXI th  luvulla

Topologia

Poincarén otaksuma osoitettiin vuonna 2003 Grigori Perelman .

Huomautuksia ja viitteitä

Huomautuksia

  1. Vain arkeologiset tiedot antavat tietoa heidän organisaatiostaan.

Viitteet

  1. Ishangon luu , O. Kellerin analyysi bibnumista .
  2. Arnold Toynbee, Ihmiskunnan suuri seikkailu , luku. 6.
  3. Babylonian retkikunta katso tämä asiakirja .
  4. YBC 7289 -tabletti osoittaa, että he tiesivät neliöjuuren likimääräisen arvon kahdesta miljoonaan.
  5. Nippurin tabletit.
  6. Esimerkiksi Plimpton 322 -tabletti .
  7. (in) John J. O'Connor ja Edmund F. Robertson , "Katsaus Babylonian matematiikka" in MacTutor Matematiikan historia arkisto , University of St Andrews ( lukea verkossa )..
  8. (in) Otto E. Neugebauer , tarkka Sciences antiikin, luku. II (Babylonian Mathematics) ja luku. V (Babylonian tähtitiede) .
  9. Maurice Mashaal , "Matematiikka" , Philippe de La Cotardière , Histoire des sciences ,2004[ yksityiskohdat painoksesta ] , s.  19-104, s.  23 ja s.  26 .
  10. * Sylvia Couchoud , egyptiläinen matematiikka. Tutkimus faraonisen Egyptin matemaattisesta tiedosta , Le Léopard d'Orin painokset, 2004, s.  61-65 . Kirja toistaa hieroglyfit , antaa niiden käännökset ja etenee tekstin kriittiseen tarkasteluun.
  11. Karine Chemla ja Guo Shuchun , Yhdeksän lukua: Muinaisen Kiinan matemaattinen klassikko ja sen kommentit [ yksityiskohdat painoksesta ]. Ranskalainen käännös yksityiskohtaisine liitteineen ja huomautettu painos kirjan kiinankielisestä tekstistä ja sen kommenteista.
  12. Marcia Ascher, Matematiikka muualla, Numerot, muodot ja pelit perinteisissä yhteiskunnissa , Éditions du Seuil, 1998.
  13. DR Dicks, oleskelun Egyptissä olisi myytti, sekä attribuutioista löytöjä matematiikan Thales mukaan elämäkerran joka eli vuosisatoja hänen kuolemansa jälkeen. DR Dicks, Thales, Klassinen vuosineljännes 9, 1959
  14. Mashaal 2004 , s.  51.
  15. Van Egmond, Warren, Kaupallinen vallankumous ja länsimaisen matematiikan alku renessanssin Firenzessä, 1300-1500 , toim. Michiganin yliopiston UMI-väitöskirjapalvelut, Ann Arbor, Michigan, Yhdysvallat, 628 Sivumäärä
  16. Galileo ( kääntäjä  C. Chauviré ), The Essayeur de Galileo , Les Belles Lettres ,1980( lue verkossa ) , s.  141
  17. Fabien Revol , Ajattelemme ekologiaa katolisessa perinteessä , Labor and Fides, s. 154-155
  18. René Descartes, Menetelmäkeskustelu , osa 1
  19. A. Dahan-Dalmedico ja J. Peiffer , Matematiikan historia: tiet ja sokkelot ,1986[ yksityiskohdat painoksista ], s. 199. Lisäksi: A. Warusfel, Euler: matematiikka ja elämä , Éditions Vuibert, 2009.
  20. Leibnizin ja Jean Bernoullin välinen kiista negatiivisten tai kuvitteellisten lukujen logaritmeista - 1712.
  21. DahanPeiffer , s.  251.
  22. Jacques Bouveresse , Jean Itard ja Émile Sallé, Matematiikan historia [ yksityiskohdat painoksista ], s. 52.
  23. Leonard Euler, Variae observes circa series infinitas , lause 7, Commentarii academiae scientiarum Petropolitanae 9, (1744), 160-188, tai Opera Omnia, Series 1 , voi. 14, s. 217-244. Ladattavissa osoitteesta [1] .
  24. DahanPeiffer , s.  112.
  25. DahanPeiffer , s.  114.
  26. Jacques Bouveresse , Jean Itard ja Émile Sallé, Matematiikan historia [ yksityiskohdat painoksista ], s. 74.
  27. Waring, Meditationes algebricae , 1770, s. 203-204.
  28. Claude Brezinski. Lähentymisen kiihtyvyys 1900-luvulla . J. Comput. Appl. Math, 122: 1–21, 2000.
  29. Charles Delaunay, Kuun liikkumisen teoria, 1860-1867, [ lue verkossa ] .
  30. H.Faye, Puhe hautajaisissa, 1872.
  31. SARC 10. marraskuuta 1845 1 kpl kesäkuu 1846 31 elokuu 1846.
  32. Appell, Rational Mechanics -kurssi , t. 2.
  33. Husson, opinnäytetyö, 1906.
  34. Bruno Belhoste “ Teknokratian muodostuminen. Ammattikorkeakoulu ja sen opiskelijat vallankumouksesta toiseen valtakuntaan ” s. 222. Belin, Koulutuksen historian kokoelma.
  35. Uusi matemaattinen kirjeenvaihto, t. 2, 1852.
  36. Monge, kuvaileva geometria , Pariisi, Baudouin, An VII (1799).
  37. Saat esittelyn jälkeen Hurwitz nähdä Valiron , Théorie des toimintoja , Masson, Pariisi, 1942.
  38. Berger, geometria .
  39. Hilbert, Vergleichende Betrachtungen über neuere geometrische Forschungen, Programm zum Eintritt in die philosophische Facultät und den Senat der k. Friedrich-Alexander-Universität zu Erlangen , 1872.
  40. Lainannut Cauchy ja ottanut käyttöön H. Laurent, Theory of residues, 1865 ja Laisant, Exposition of the method of equipollences [of Bellavitis] , 1878.
  41. Wessel, Essee johtamisen analyyttisestä esittämisestä , 1797.
  42. Argand, Essee tapaa kuvitella suuria määriä geometrisissa rakenteissa , 1806.
  43. Mourey, Negatiivisten määrien ja oletettavasti kuvitteellisten määrien todellinen teoria , 1828.
  44. (in) John J. O'Connor ja Edmund F. Robertson , "Mourey CV" in MacTutor Matematiikan historia arkisto , University of St Andrews ( lukea verkossa ).
  45. Legendre, Uudet menetelmät komeettojen kiertoradan määrittämiseksi, Liite: pienimmän neliösumman menetelmällä , Pariisi, Courcier, 1805.
  46. Legendre, vähiten neliömenetelmät , luettu 24. helmikuuta 1811.
  47. Gauss, Theoria motus corporum coelestium in sectionibus conicis solem ambientium , 1809.
  48. De Morganin kirje Hamiltonille 23. lokakuuta 1852.
  49. eri viestinnöissä vuosina 1878-1879 Lontoon matemaattiselle seuralle ja maantieteelliselle seuralle.
  50. "Kolmirungon ongelmasta ja dynamiikan yhtälöistä", Acta Mathematica , voi. 13, 1890, s. 1-270.
  51. Poissonin raportti vuodelta 1813 selittää todellisten toimintojen matemaattisen uteliaisuuden ohittamalla todellisen singulariteetin kompleksitasossa. Olemme vain yhden askeleen päässä jäännöslauseesta.
  52. Estanave, nimikkeistön matemaattisten tieteiden opinnäytteet Ranskassa aikana XIX : nnen  vuosisadan , Paris, Gauthier-Villars, 1903.
  53. (vuonna) THE Dickson Linear Groups Galois Field Theory -näyttelyllä , 1901.
  54. Hadamard, Aaltojen etenemisen ja hydrodynaamisten yhtälöiden oppitunnit , Pariisi, 1903.
  55. Dulac, "On limit cycles", Bulletin of the Mathematical Society of France , t. 51, s. 45, 1923.
  56. Jean Écalle , Johdatus analysoitaviin toimintoihin ja rakentava todiste Dulacin arveluista , Hermann, 1992.
  57. WR Alford, A. Granville ja C. Pomerance, "Carmichael-numeroita on äärettömän paljon", Annals of Mathematics , voi. 140, 1994, s. 703-722.
  58. Pierre Deligne, "La conjecture de Weil", julkaisu. Matematiikka. IHES , nro 43, 1974, s. 273-307.
  59. Borel, Kasvuteorian oppitunnit , Pariisi, Gauthier-Villars, 1910.
  60. (julkaisussa) Kurt Gödel , "  Valinnan aksioman ja yleistetyn jatko-hypoteesin johdonmukaisuus  " , PNAS , voi.  24, n °  12,1938, s.  556–557 ( DOI  10.1073 / pnas.24.12.556 ).
  61. Matiiassevitch, Hilbertin kymmenes ongelma, hänen päättämättömyytensä , Pariisi, Masson, 1995.
  62. N. Drakos (kääntäjä D. Meisel), "  Todennäköisyyksien laskennan historia - moderni teoria  " .
  63. Bernard Ycart, "  De Moivren ja Laplacein välillä  " .
  64. "  Markov- ketju  " , DicoMathsissa .

Katso myös

Bibliografia

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoiset linkit