Етапи розвитку математики
Період зародження математики як самостійної дисципліни. Математика змінних величин (ХVII-XIX сторіччя). Характеристика періоду сучасної математики, особливості її використання для складання та опрацювання математичних моделей технологічних процесів.
Рубрика | Математика |
Вид | реферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 28.04.2014 |
Размер файла | 87,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Харківський національний педагогічний університет імені Г.С. Сковороди
Міністерство освіти і науки України
Етапи розвитку математики
Виконала студентка
Фізико-математичного факультету
Групи 5МФ
Креденцер Олена
Харків-2014
Зміст
- Вступ
- Історія математики
- Зародження математики (з глибокої давнини до VI - V ст. до н. е.)
- Розвиток математики до ХVII ст.
- Період математики змінних величин ХVII - XIX ст.
- Період сучасної математики
- Висновок
- Список використаної літератури
Вступ
Математика (грец. мЬизмб - наука, знання, вивчення) - наука, яка первісно виникла як один з напрямків пошуку істини (у грецькій філософії) у сфері просторових відношень (землеміряння - геометрії) і обчислень (арифметики), для практичних потреб людини рахувати, обчислювати, вимірювати, досліджувати форми та рух фізичних тіл. Пізніше розвинулась у досить складну і багатогранну науку про абстрактні кількісні та якісні співвідношення, форми і структури. Загальноприйнятого визначення математики немає. Початково вона використовувалася для підрахунку, вимірювання, а також для вивчення форм і руху фізичних об'єктів шляхом дедуктивних розмірковувань та абстракцій. Математики формулюють нові висновки і намагаються встановити їх справедливість, виходячи зі вдало вибраних аксіом і визначень.
Історія математики
Математика виникла з давніх-давен з практичних потреб людини, її зміст і характер з часом змінювались. Від початкового предметного уявлення про ціле додатне число, від уявлення про відрізок прямої, як найкоротшу відстань між двома точками. Математика пройшла довгий шлях розвитку, перш ніж стала абстрактною наукою з точно сформованими вихідними поняттями і специфічними методами дослідження. Нові вимоги практики, розширюють обсяг понять математики, наповнюють новим змістом старі поняття.
Поняття математики абстраговані від якісних особливостей специфічних для кожного даного кола явищ і предметів. Ця обставина дуже важлива у застосуванні математики. Так, число 2 не має якогось певного предметного змісту. Воно може відноситися і до двох книг, і до двох верстатів, і до двох ідей. Воно добре застосовується і до цих і до багатьох інших об'єктів. Так само геометричні властивості кулі не змінюються від того, зроблено її зі сталі, міді чи скла. Звичайно, абстрагування від властивостей предмету збіднює наші знання про цей предмет і його характерні матеріальні особливості. В той же час саме це абстрагування надає математичним поняттям узагальненості, даючи можливість застосовувати математику до найрізноманітніших за природою явищ. Це означає, що одні й ті ж закономірності математики, один і той же математичний апарат можуть бути достатньо успішно застосовані до біологічних, технічних, економічних та інших процесів.
Розвиток математики опирається на писемність і вміння записувати числа. Напевно, стародавні люди спочатку висловлювали кількість шляхом малювання рисок на землі або видряпували їх на деревині. Стародавні інки, не маючи іншої системи писемності, представляли і зберігали числові дані, використовуючи складну систему мотузяних вузлів, так звані кіпу. Існувало безліч різних систем числення. Перші відомі записи чисел були знайдені в папірусі Рінда, створеному єгиптянами Середнього царства. Індійська цивілізація розробила сучасну десяткову систему числення, що включає концепцію нуля.
Абстрагування в математиці не є її винятковою особливістю, оскільки всілякі загальні поняття містять в собі деякий елемент абстрагування від властивостей конкретних речей. Але в математиці цей процес йде далі, ніж у природничих науках. У ній широко використовують процес абстрагування різних ступенів. Наприклад, поняття групи виникло внаслідок абстрагування від деяких властивостей чисел та інших уже абстрактних понять. У математиці специфічним є також метод одержання результатів. Якщо природознавець, доводячи будь-яке твердження, завжди використовує дослід, то математик доводить свої результати лише на основі логічних міркувань. Жодний результат у математиці не можна вважати доведеним, поки йому не дано логічного обґрунтування, хоч спеціальні досліди і підтвердили його. В той же час істинність математичних теорій перевіряється на практиці, але ця перевірка має особливий характер. Висуваються математичні теорії реальних явищ, а висновки з цих теорій перевіряються на досліді. Однак зв'язки математики з практикою є ширшими, бо поняття математики: теореми, задачі, математичні теорії пов'язані із запитами практики. З часом ці зв'язки стають глибшими і різноманітнішими. Математику можна застосувати до вивчення будь-якого типу руху. Проте в дійсності її роль в різних галузях наукової і практичної діяльності неоднакова. Особливо великою є роль математики у вивченні тих явищ, для яких навіть значне абстрагування від їхніх специфічних якісних характеристик не змінює істотно притаманних цим явищам кількісних і просторових закономірностей. Наприклад, у небесній механіці тіла вважають матеріальними точками (тобто абстрагуються від реальності); обчислені таким способом рухи небесних тіл збігаються з дійсними рухами цих тіл. Користуючись математичним апаратом, можна не тільки дуже точно перед обчислювати небесні явища (затемнення, положення планет тощо), але й за відхиленням істинних рухів від обчислених зробити висновок про наявність невидимих неозброєним оком небесних тіл. Саме так було відкрито планети Нептун (1846) і Плутон (1930). У зв'язку з бурхливим розвитком космічних польотів небесна механіка набула все більшого значення. Механіка і фізика стали, по суті, математичними науками. Менше, але все ж значне місце посідає математика в економіці, біології, медицині, лінгвістиці. Для цих наук особливого значення набула математична статистика. Якісна своєрідність явищ, що вивчаються, наприклад, у біології, настільки значна, що роль математичного аналізу при дослідженні їх поки що є підпорядкованою. Процес математизації наук, що почався з XVIII ст. , тепер набув винятково інтенсивного розвитку.
Історію математики вчені зазвичай поділяють на чотири періоди:
· період зародження математики як самостійної дисципліни - тривав приблизно до VI-V століття до н. е. В цей період формувались поняття цілого числа ірраціонального дробу, поняття відстані, площі, об'єму, створювались правила дій з числами та найпростіші правила для обчислення площ фігур і об'ємів тіл. Математика не мала ще форми дедуктивної науки, вона являла собою збірник правил для виконання певного роду дій. У всіх математичних текстах (єгипетських,вавилонських), що дійшли до нас, математичні знання викладалися саме в такій формі.
· період елементарної математики - тривав від VI-V ст. до н. е. до середини XVII століття. В цей період на основі невеликої кількості вихідних тверджень - аксіом будувалася геометрія як дедуктивна наука. Математика перестала бути безіменною наукою. З історії математики відомі імена багатьох вчених давньої Греції (Фалес, Піфагор, Гіппократ Хіоський, Демокріт, Евдокс, Евклід, Архімед та ін.), Китаю (Чжан Цан, Ген Шоу-чан, Цзу Чун-чжі та ін.), Середньої Азії (Джемшід ібн-Масуд аль-Каші, Мухаммед бен-Муса аль Хорезмі та ін.), Індії і пізніше Західної Європи (Лодовіко Феррарі, Нікколо Тарталья, Джироламо Кардано, Сімон Стевін та ін.), що зробили значний вклад у математику.
· Третій період (середина XVII ст. - початок XX ст. ) - період дослідження змінних величин. Природознавство і техніка дістали новий метод вивчення руху і зміни - диференціальне числення та інтегральне числення. Створився ряд нових математичних наук - теорія диференціальних рівнянь, теорія функцій,диференціальна геометрія, варіаційне числення та ін., що значно розширили предмет і можливості математики. Велику роль у розвитку математики цього періоду відіграли й українські математики. Микола Лобачевський відкрив неевклідову геометрію, Михайло Остроградський зробив визначні відкриття в механіці,математичному аналізі, математичній фізиці, Пафнутій Чебишов поклав початок новому напряму в теорії функцій, зробив значні відкриття в теорії чисел, теорії ймовірностей, механіці, наближеному аналізі. До цього ж періоду відноситься діяльність таких видатних вчених, як Олександр Ляпунов, Андрій Марков (старший) ,Георгій Вороний та багатьох інших.
· Четвертий період - період сучасної математики - характеризується свідомим і систематичним вивченням можливих типів кількісних співвідношень і просторових форм. У геометрії вивчається вже не лише тривимірний простір, а й ін. подібні до нього просторові форми. Характерними напрямами розвитку математики цього періоду є теорія множин, функціональний аналіз, математична логіка, сучасна алгебра, теорія ймовірностей, топологія тощо.
З XVII століття розвиток математики істотною мірою взаємокоординується з розвитком фізики, механіки, низки технічних дисциплін, зокрема гірництва. Математика широко застосовується, наприклад, для складання та опрацювання математичних моделей технологічних процесів.
математика змінна величина модель
Зародження математики (з глибокої давнини до VI - V ст. до н. е.)
Зародження математики - від глибокої давнини до VI-V ст. до н. е., тобто до того часу, коли математика стає самостійною галуззю теоретичного знання зі своїм власним предметом і методом.
Наші початкові уявлення про число і формі належать до дуже віддаленої епохи стародавнього кам'яного віку. Числові терміни повільно входили у вжиток рибалок, мисливців, а потім землевласників і торговців.
З дійшли до нас математичних документів Сходу можна зробити висновок, що в Древньому Єгипті були сильні розвинені галузі математики, пов'язані з вирішенням економічних завдань. Папірус Райнда (бл. 2000 р. до н. е.) починався з обіцянки навчити "зробленому й обґрунтованому дослідженню всіх речей, розумінню їхніх сутностей, пізнанню всіх таємниць".
Фактично викладається мистецтво обчислення з цілими числами і дробами, в яке присвячувалися державні чиновники для того, щоб уміти вирішувати широке коло практичних задач, таких, як розподіл заробітної плати між відомим числом робочих, обчислення кількості зерна для приготування такого-то кількості хліба, обчислення поверхонь і обсягів і т.д. Далі рівнянь першого ступеня і найпростіших квадратних рівнянь єгиптяни, мабуть, не пішли. Весь зміст відомої нам єгипетської математики переконливо свідчить, що математичні знання єгиптян призначалися для задоволення конкретних потреб матеріального виробництва.
Єгиптяни користувалися двома системами письма. Одна - ієрогліфічна - зустрічається на пам'ятниках і могильних плитах, кожен символ зображує який-небудь предмет. В іншій системі - ієратичне - використовувалися умовні знаки, які сталися з ієрогліфів в результаті спрощень і стилізацій. Саме ця система частіше зустрічається на папірусах.
Ієрогліфічна система числення має підставу 10 і не є позиційною: для позначення чисел 1, 10, 100 і т.д. в ній використовується різні символи, кожен символ повторюється певну кількість разів, і, щоб прочитати число, потрібно підсумувати значення всіх символів, що входять до його запис. Таким чином, їх порядок не грає ролі, і вони записуються або горизонтально, або вертикально.
Ієратичне система числення також десяткова, але спеціальні додаткові символи допомагають уникнути повторення, прийнятого в ієрогліфічній системі.
Математика Вавилона, як і єгипетська, була викликана до життя потребами виробничої діяльності, оскільки вирішувалися задачі, пов'язані з потребами зрошення, будівництва, господарського обліку, відношеннями власності, численням часу. Зберігся документи показують, що, базуючись на 60-річної системі числення, вавілоняни могли виконувати чотири арифметичних дії, існували таблиці квадратних коренів, кубів кубічних коренів, сум квадратів і кубів, ступенів даного числа, були відомі правила підсумовування прогресій. Чудові результати були отримані в області чисельної алгебри. Рішення задач проводилося за планом, задачі зводилися до єдиного "нормального" виду і потім вирішувалися за загальними правилами. Зустрічалися задачі, що зводяться до рішення рівнянь третього ступеня й особливих видів рівнянь четвертого, п'ятого і шостого ступенів.
Вавилонська система числення є комбінацією шести десятирічної і десяткової систем із застосуванням позиційного принципу; в ній використовуються лише два різних символу: один позначає одиницю, другий - число 10; всі числа записуються за допомогою цих двох символів з урахуванням позиційного принципу. У самих древніх текстах (близько 1700 р. до н. е.) не зустрічається жодного символу для позначення нуля; таким чином, чисельне значення, яке надавалося символу, залежало від умов завдання, і один і той же символ міг позначати 1, 60, 3600 або навіть 1/60, 1/3600.
Греки на протязі одного-двох сторіччя зуміли опанувати математичною спадщиною попередників, але вони не задовольнялися засвоєнням знань; греки створили абстрактну і дедуктивну математику. Вони були, перш за все, геометрами, імена яких і навіть твори дійшли до нас. Це Фалес Мілетський, школа Піфагора, Гіппократ хіоського, Демокріт, Евдокс, Аристотель, Евклід, Архімед, Аполон.
Мілетська школа, що заклала основи математики як доказової науки - одна з перших античних математичних шкіл. Вона існувала в Іонії наприкінці V-IV ст. до н. е; основними діячами її були Фалес (ок.624-547 рр. до н. е.), Анаксимандр (бл.610-546 рр. до н. е.) і Анаксимен (ок.585-525 рр. до н. е.).
Основоположником Піфагорійської школи був Піфагор Самоський (580-500 до н. е.).
Головною заслугою піфагорійців в галузі науки є істотний розвиток математики, як за змістом, так і за формою. За змістом - відкриття нових математичних фактів. За формою - побудова геометрії та арифметики як теоретичних, доказових наук, які вивчають властивості абстрактних понять про числа і геометричних формах.
Дедуктивне побудова геометрії стало потужним стимулом її подальшого зростання.
Піфагорійці розвинули і обґрунтували планіметрію прямолінійних фігур: вчення про паралельні лінії, трикутники, чотирикутники, правильних багатокутниках. Отримала розвиток елементарна теорія кола і круга.
Наявність у піфагорійців вчення про паралельні лінії говорить про те, що вони володіли методом докази від протилежного і вперше довели теорему про суму кутів трикутника. Вершиною досягнень піфагорійців в планіметрії є доказ теореми Піфагора.
Числа в піфагорійців виступають основними універсальними об'єктами, до яких передбачалося зводити не тільки математичні побудови, але і все різноманіття дійсності. Фізичні, етичні, соціальні і релігійні поняття одержали математичне фарбування. Науці про числа й інші математичні об'єкти приділяється основне місце в системі світогляду, тобто фактично математика об'являється філософією.
Хоч як великі заслуги піфагорійців у розвитку змісту та систематизації геометрії та арифметики, проте всі вони не можуть зрівнятися із зробленим ними ж відкриттям несумірних величин. Це відкриття стало поворотним пунктом в історії античної математики.
Елейська школа - це одна з найдавніших шкіл, у працях якої математика і філософія достатньо тісно і різнобічно взаємодіють. Основними представниками елейської школи вважають Парменіда (кінець VI - V ст. До н. е.) і Зенона (перша половина V ст. до н. е.).
У силу тісного взаємозв'язку загальних філософських уявлень із фундаментальними математичними положеннями удар, нанесений Зеноном по філософських поглядах, істотно торкнувся системи математичних знань. Цілий ряд найважливіших математичних побудов, що вважалися до цього, безсумнівно, істинними, у світлі зеноновських побудов виглядали як суперечливі.
Значно складніше було побудувати систему фундаментальних положень математики, в якій би виявлені Зеноном протиріччя не мали б місця. Це завдання вирішив грецький математик Демокріт, розробивши концепцію математичного атомізму. Керуючись положеннями математичного атомізму, Демокріт проводить ряд конкретних математичних досліджень і досягає видатних результатів (наприклад, теорія математичної перспективи і проекції). Видає досягненням Демокріта в математиці явилася також його ідея про побудову теоретичної математики як системи. У зародковій формі вона являє собою ідею аксіоматичної побудови математики, що потім була розвита в методологічному плані Платоном і одержала логічно розгорнуте положення в Аристотеля.
За допомогою математичних відносин Платон намагався охарактеризувати деякі явища суспільного життя. Платон істотно спирався на математику при розробці основних розділів своєї філософії: у концепції "пізнання - пригадування", навчанні про сутність матеріального буття, про устрій космосу, у трактуванні соціальних явищ і т.д. Математика зіграла значну роль у конструктивному оформленні його філософської системи.
Найбільший філософ давнини Аристотель (384-322 рр. до н. Е.) в математиці, по - видимому не проводив конкретних досліджень, проте найважливіші сторони математичного пізнання були піддані їм глибокому філософському аналізу, що послужило методологічною основою діяльності багатьох поколінь математиків. До часів Аристотеля теоретична математика досягла високого рівня розвитку. Продовжуючи традицію філософського аналізу математичного пізнання, Аристотель порушив питання про необхідність впорядкування самого знання, про засоби засвоєння науки, про цілеспрямовану розробку мистецтва ведення пізнавальної діяльності, що включає два основні розділи: "освіченість" і "наукове знання справи".
Серед відомих творів Аристотеля немає спеціально присвячених викладу методологічних проблем математики. Але по окремих висловленнях, по використанню математичного матеріалу в якості ілюстрацій загальних методологічних положень можна скласти уявлення про те, який був його ідеал побудови системи математичних знань.
В Аристотеля чітко сформульовані логічні принципи дедуктивного побудови математичної дисципліни. Щоб щось доводити, робити логічні висновки, потрібно спиратися на якісь попередні положення, вже доведені раніше. Тому для побудови строгої математичної теорії необхідно перерахувати деякі припущення, на які можна спиратися при доказі.
Ці принципи особливо чітке втілення отримали у великому творінні Евкліда (III ст. До н. е.)"Начала", текст якого дійшов і до нашого часу. На дві тисячі років "Начала" Евкліда стали енциклопедією, місце якого визначається не стільки власними його науковими дослідженнями, скільки педагогічними заслугами. Величезна заслуга Евкліда полягає в тому, що він підвів підсумок побудови геометрії і надав викладу досконалу форму.
З арифметики поступово виростає теорія чисел. Створюється систематичне вчення про величини і вимірі. Процес формування поняття дійсного числа виявляється досить тривалим.
Протягом 5-го, 4-го, 3-го тисячоліть до н. е. нові і більш досконалі форми суспільства складалися на основі злагоду громад, що існували на берегах великих річок Африки і Азії.
Східна математика виникла як прикладна наука, що мала на меті полегшити календарні розрахунки розподілу врожаю і збору податків. На початку головною справою були арифметичні розрахунки і вимірювання. Проте з плином часу з арифметики виросла алгебра, а з вимірів виникли зачатки теоретичної геометрії.
На Сході виникла система, заснована на десятковій системі числення зі спеціальними знаками для кожної десяткової одиниці вищого розряду - системі, яка нам знайома, завдяки римському обчисленню, заснованому на тому ж принципі. Саме на сході визначено значення р.
Протягом останніх сторіч 2-го тисячоліття до н. е. в басейні Середземного моря та прилеглих до нього областях дуже багато що змінилося в політиці. Підсумком був розквіт грецького поліса - самоврядного міста - держави. Саме в цій атмосфері народилася сучасна математика.
Наступним був період Олександрії. Одне з найбільших творів цього періоду стало "Велике зібрання" Птолемея. Там ми знаходимо теорему про чотирикутники, вписаному в коло. У "Сферика" Менелая ми знаходимо теорему про трикутник в узагальненому для сфери вигляді. Але, тим не менш, Олександрійська школа повільно вмирала разом із занепадом античного суспільства.
Найбільш розвиненою частиною римської імперії завжди був схід. Землеробство заходу було екстенсивним, ніколи не мало в своїй основі зрошення і це сприяло астрономічних досліджень. Мало рухлива цивілізація західної римської імперії зберігалася протягом століть.
Розвиток математики до ХVII ст.
Протягом перших століть західного феодалізму навіть у монастирях не дуже високо ставлять математику. Там вона зводилася лише до скромної арифметиці церковного призначення.
Італійські купці відвідували схід і знайомилися з його цивілізацією. Вони прагнуть познайомитися з наукою і мистецтвами більш давньої цивілізації, щоб використовувати їх у своїй власній новій системі. А в XII-XIII століттях ми бачимо вже зростання банківської справи і зачатки капіталістичної форми виробництва. Одним з учених цього періоду був Леонардо з Пізи (Фібоначчі). Він написав свою "Книгу Абака", заповнену алгебраїчними і арифметичними відомостями, зібраними під час подорожі. У книзі "Практика геометрії" Леонардо розповідає про те, що він відкрив у галузі геометрії і тригонометрії. Інтерес до математики став поширюватися на північні міста. Спочатку це був практичний інтерес, і протягом декількох століть арифметику і алгебру поза університетами викладали майстри, які зазвичай не знали класиків, але зате навчали бухгалтерії та навігації.
Математика розвивалася головним чином у зростаючих торгових містах. Городян цікавив рахунок, арифметика, обчислення. Типовий для цього періоду Йоганн Мюллер, ведуча математична фігура XV-го сторіччя. Він перевів Птолемея, Герона, Архімеда. Він поклав багато праці на обчислення тригонометричних таблиць, склав таблицю синусів з інтервалом в одну хвилину. Значення синусів розглядалися як відрізки, які представляли полу хорди відповідних кутів у колі, тому вони залежали від довжини радіуса.
Розвиток аналізу отримало потужний імпульс, коли була написана "Геометрія" Декарта. Вона включила в алгебру всю область класичної геометрії. Декарт створив аналітичну геометрію. Ферма і Паскаль стали засновниками математичної теорії ймовірностей. Поступове формування інтересу до завдань, пов'язаних з вірогідністю, відбувалося передусім під впливом страхової справи.
Період елементарної математики закінчується, коли центр ваги математичних інтересів переноситься в область математики змінних величин. Ще в математиці Стародавнього світу на матеріалі вивчення тригонометричних функцій і при складанні їх таблиць формуються уявлення про функціональну залежності. Таким чином, весь період до XVII ст. залишається періодом елементарної математики.
У цілому ж математика пройшла гігантський шлях у цей період від зародження рахунку на пальцях до найскладніших теорем.
Період математики змінних величин ХVII - XIX ст.
У XVII ст. починається новий період історії математики - період математики змінних величин. Його виникнення пов'язане, перш за все, з успіхами астрономії й механіки.
Кеплер у 1609-1619 рр. відкрив і математично сформулював закони руху планет. Галілей до 1638 створив механіку вільного руху тіл, започаткував теорію пружності, застосував математичні методи для вивчення руху, для відшукання закономірностей між шляхом руху, його швидкістю і прискоренням. Ньютон до 1686 р. сформулював закон всесвітнього тяжіння.
Першим рішучим кроком у створенні математики змінних величин була поява книги Декарта "Геометрія". Основними заслугами Декарта перед математикою є введення ним змінної величини і створення аналітичної геометрії. Перш за все, його цікавила геометрія руху, і, застосувавши до дослідження об'єктів алгебраїчні методи, він став творцем аналітичної геометрії.
Аналітична геометрія починалася з введення системи координат. На честь творця прямокутна система координат, що складається з двох пересічних під прямим кутом осей, введених на них масштабів вимірювання і початку відліку - точки перетину цих осей - називається системою координат на площині. У сукупності з третьою віссю вона є прямокутної декартової системою координат у просторі.
До 60-х років XVII ст. були розроблені численні метол для обчислення площ, обмежених різними кривими лініями. Потрібен був тільки один поштовх, щоб з розрізнених прийомів створити єдине інтегральне числення.
Диференціальні методи вирішували основне завдання: знаючи криву лінію, знайти її дотичні. Багато задач практики приводили до постановки оберненої задачі. У процесі виконання завдання з'ясовувалося, що до неї застосовні інтеграційні методи. Так була встановлена глибокий зв'язок між диференціальними та інтегральними методами, що створило основу для єдиного обчислення. Найбільш ранньою формою диференціального й інтегрального числення є теорія флюксій, побудована Ньютоном.
Математики XVIII ст. працювали одночасно в галузі природознавства і техніки. Лагранж створив основи аналітичної механіки. Його праця показав, як багато результатів можна отримати в механіці завдяки потужним методам математичного аналізу. Монументальний твір Лапласа "Небесна механіка" підвело підсумки всіх попередніх робіт у цій області.
XVIII ст. дав математики потужний апарат - аналіз нескінченно малих. У цей період Ейлер ввів у математику символ f (x) для функції і показав, що функціональна залежність є основним об'єктом вивчення математичного аналізу. Розроблялися способи обчислення приватних похідних, кратних і криволінійних інтегралів, диференціалів від функцій багатьох змінних.
У XVIII ст. з математичного аналізу виділився ряд важливих математичних дисциплін: теорія диференціальних рівнянь, варіаційне числення. У цей час почалася розробка теорії ймовірностей.
Період сучасної математики
В кінці XVII і в XVIII столітті всі зростаючі запити практики та інших наук спонукали вчених максимально розширювати область і методи досліджень математики. Поняття нескінченності, руху та функціональної залежності висуваються на перше місце, стають основою нових методів математики.
У XIX столітті починається новий період у розвитку математики - сучасний. Накопичений в XVII і XVIII ст. величезний матеріал привів до необхідності поглибленого логічного аналізу і об'єднання його з нових точок зору. Зв'язок математики з природознавством набуває тепер більш складні форми. Нові теорії виникають не тільки в результаті запитів природознавства або техніки, а також із внутрішніх потреб самої математики.
Теорія груп веде свій початок з розгляду Лагранжем груп підстановок у зв'язку з проблемою розв'язності в радикалів алгебраїчних рівнянь вищих ступенів. Саме на цьому ґрунті були отримані результати Руффини і Абелем, що завершилися дещо пізніше тим, що французький математик Е. Галуа за допомогою теорії груп підстановок дав остаточну відповідь на питання про умови розв'язності в радикалів алгебраїчних рівнянь будь-якого ступеня. У середині XIX ст. англійський математик А. Келлі дав загальне "абстрактне" визначення групи. Норвезька математик С. Лі розробив теорію неперервних груп.
Посилено розробляється теорія диференціальних рівнянь з приватними похідними і теорія потенціалу. У цьому напрямку працюють більшість великих аналітиків початку і середини XIX століття: К. Гаусс, Ж. Фур, С. Пуассон, О. Коші, П. Діріхле, М.В. Остроградський.
Диференціальна геометрія поверхонь створюється Гауссом і Петерсоном. Для вироблення нових поглядів на предмет геометрії основне значення мало створення Лобачевським неевклідової геометрії. Побудувавши неевклідова тригонометрію і аналітичну геометрію, він дав все необхідне для встановлення спільності і повноти системи аксіом цієї нової геометрії. Розвивалося довгий час і проективна геометрія, пов'язана з істотною зміною старих поглядів на простір. Плюккер будує геометрію, розглядаючи в якості основних елементів прямі, Грассман створює афінних метричну геометрію n-мірного простору.
Вже в гаусовій внутрішньої геометрії поверхонь диференціальна геометрія звільняється від нерозривному зв'язку з геометрією Евкліда.
Ф. Клейн підпорядковує всю різноманітність побудованих до цього часу "геометрій" просторів різного числа вимірювань ідеї вивчення інваріантів тієї або іншої групи перетворень. У 1879-1884 рр. публікуються роботи Кантора з загальної теорії нескінченних множин. Тільки після цього могли бути сформульовано сучасні загальні уявлення про предмет математики, будову математичних теорій.
У другій половині XIX ст. починається інтенсивна розробка питань історії математики. Надзвичайний розвиток отримують в кінці XIX ст. і в XX ст. всі розділи математики, починаючи з найстарішого з них - теорії чисел. Німецькі і російський математик Є.І. Золотарьов закладають основи сучасної алгебраїчної теорії чисел. У 1873 р.Ш. Ерміт доводить трансцендентність числа ?, а в 1882 р.Ф. Ліндеман - числа р. У Росії з теорії чисел блискуче розвивають О.М. Коркін, Г.Ф. Вороний, І.М. Виноградов і А.А. Марков. Продовжують розвиватися класичні відділи алгебри. Детально досліджуються можливості зведення рішень рівнянь вищих ступенів до рішення рівнянь можливо більш простого вигляду. Основними відділами, що залучають значні наукові сили, стають диференціальна і алгебраїчна геометрія. Диференціальна геометрія евклідового тривимірного простору отримує повний систематичний розвиток у роботах італійського математика Є. Бельтрамі, французького математика Г. Дарбу. Пізніше бурхливо розвивається диференціальна геометрія багатовимірних просторів. Цей напрямок геометричних досліджень створено роботами математиків Т. Леві-Чевіта, Е. Картана, Г. Вейля. Французькі математики глибоко розробляють теорію цілих функцій. Геометричну теорію функцій та теорію ріманових поверхонь розвивають А. Пуанкаре, Д. Гільберт, Г. Вейль, теорію конформних відображень - російські математики І.І. Привалов, М.О. Лаврентьєв, Г.М. Голузін. У результаті систематичного побудови математичного аналізу на основі суворої арифметичної теорії ірраціональних чисел і теорії множин виникла нова галузь математики - теорія функцій дійсної змінної.
Найбільшу увагу в області теорії звичайних диференціальних рівнянь залучають тепер питання якісного дослідження їх рішень. Всі ці дослідження отримали широкий розвиток в Росії. Якісна теорія диференціальних рівнянь послужила для Пуанкаре відправним пунктом для продовження лише ледь намічених Ріманом досліджень по топології багато видів.
Теорія диференціальних рівнянь з приватними похідними ще наприкінці XIX ст. отримує істотно новий вид.
Аналітична теорія відступає кілька на задній план, тому що виявляється, що при вирішенні крайових задач вона не гарантує "коректності".
Значним доповненням до методів теорії диференціальних рівнянь при вивченні природи та вирішенні технічних завдань є методи теорії ймовірностей.
В кінці XIX ст. і в XX ст. велика увага приділяється методам чисельного інтегрування диференціальних рівнянь.
Таким чином, розроблені в першій половині XIX століття способи обґрунтування і методи математики дозволили математикам перебудувати математичний аналіз, алгебру, вчення про число і частково геометрію відповідно до вимог нової методології. Нова методологія математики сприяла подоланню кризи її основ і створила для неї широкі перспективи подальшого розвитку.
Подальший розвиток математики, аж до кінця 19-го - початку 20-го століть був в основному прагматичний характер, коли математика застосовувалася як ефективний засіб для розв'язування фізичних, астрономічних і інших прикладних завдань. У той же час ніколи не знімався питання про "законних" засобах побудови математичних понять і доказів. Зважаючи на відсутність самого поняття математичної логіки, головним інструментом доказів була інтуїція. Інтуїціонізм, як певний напрям у математиці, виник на початку XX-го століття, в основному завдяки працям Л. Брауера і А. Гейтінга. У його основі лежить номіналістична тенденція обмежити математики лише такими поняттями, яким можна надати "реальний сенс".
До числа основних досягнень 20-го століття в області підстав математики слід віднести:
1. Вироблення поняття формальної мови і формальної системи (обчислення) і породжується нею теорії.
2. Створення математичної логіки у вигляді несуперечливої ??семантично повної формальної системи.
3. Створення аксіоматизированих формальних теорій арифметики, теорії множин, алгебраїчних систем та інших важливих розділів математики.
4. Формальне уточнення понять алгоритму та обчислюваної функції.
5. Арифметизація і занурення у формальну теорію таких важливих понять метаматематики, як довідність, несуперечність та ін, що дозволило вирішувати багато математичних проблеми математичними засобами.
Перераховані досягнення зажадали усвідомлення і уточнення багатьох важливих математичних і мета математичних понять таких, як мова, синтаксис і семантика математичних теорій та ін. Все це дозволило поглянути на проблему підстав математики з нових позицій у порівнянні з попередніми часами.
Потреби розвитку самої математики, "математизація" різних галузей науки, проникнення математичних методів в багато сфер практичної діяльності, швидкий прогрес обчислювальної техніки призводять до переміщення основних зусиль математиків всередині сформованих розділів математики і до появи цілого ряду нових математичних дисциплін (наприклад, теорія алгоритмів, теорія інформації, теорія ігор, дослідження операцій, кібернетика).
На основі завдань теорії керуючих систем, комбінаторного аналізу, графів теорії, теорії кодування виникла дискретна, або кінцева математика.
Питання про найкращий (в тому чи іншому сенсі) управлінні фізичними або механічними системами, описуваними диференціальними рівняннями, привели до створення математичної теорії оптимального управління, близькі питання про управління об'єктами в конфліктних ситуаціях - до виникнення і розвитку теорії диференціальних ігор.
Дослідження в області загальних проблем управління і пов'язаних з ними галузях математики в поєднанні з прогресом обчислювальної техніки дають основу для автоматизації нових сфер людської діяльності.
Висновок
Математичне моделювання, універсальність математичних методів обумовлюють величезну роль математики в самих різних областях людської діяльності.
Основою будь-якої професійної діяльності є вміння:
1. Будувати і використовувати математичні моделі для опису, прогнозування та дослідження різних явищ;
2. Здійснити системний, якісний і кількісний аналіз;
3. Володіти комп'ютерними методами збору, зберігання і обробки інформації;
4. Володіти методами вирішення оптимізаційних завдань.
Широке застосування знаходять математичні методи в природознавстві і суто гуманітарних науках: психології, педагогіки.
Можна сказати, що в недалекому майбутньому будь-яка частина людської діяльності буде ще більш широко використовувати у своїх дослідженнях математичні методи.
Список використаної літератури
1. Лаптєв Б.Л. М.І. Лобачевський і його геометрія. М.: Просвещение, 1976.
2. Рибников К.О. Історія математики. М.: Наука, 1994.
3. Самарський О.А. Математичне моделювання. М.: Наука, 1986.
4. Столл Р.Р. Безліч, Логіка, Обчислювальна математика. М.: Просвещение, 1968.
5. Будівництво Д.Я. Короткий нарис історії математики. М.: Наука, Фізматліт, 1990.
6. Тихонов О.М., Костомаров Д.П. Розповіді про прикладній математиці. М.: Віта-Пресс, 1996.
7. Юшкевич А.П. Математика в її історії. М.: Наука, 1996.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Робота присвячена важливісті математики, їх використанню у різних галузях науки. Інформація, яка допоможе зацікавити учнів при вивченні математики. Етапи розвитку математики. Філософія числа піфагорійців. Математичні формули у фізиці, хімії, психології.
курсовая работа [347,2 K], добавлен 12.09.2009Период зарождения математики (до VII-V вв. до н.э.). Время математики постоянных величин (VII-V вв. до н.э. – XVII в. н.э.). Математика переменных величин (XVII-XIX вв.). Современный период развития математики. Особенности компьютерной математики.
презентация [2,2 M], добавлен 20.09.2015Развитие математики переменных величин: создание аналитической геометрии, дифференциального и интегрального исчисления. Значение появления книги Декарта "Геометрия" в создании математики переменных величин. Становление математики в ее современном виде.
реферат [25,9 K], добавлен 30.04.2011История становления математики как науки. Период элементарной математики. Период создания математики переменных величин. Создание аналитической геометрии, дифференциального и интегрельного исчисления. Развитие математики в России в XVIII-XIX столетиях.
реферат [38,2 K], добавлен 09.10.2008Греческая математика. Средние века и Возрождение. Начало современной математики. Современная математика. В основе математики лежит не логика, а здравая интуиция. Проблемы оснований математики являются философскими.
реферат [32,6 K], добавлен 06.09.2006Происхождение термина "математика". Одно из первых определений предмета математики Декартом. Сущность математики с точки зрения Колмогорова. Пессимистическая оценка возможностей математики Г Вейля. Формулировка Бурбаки о некоторых свойствах математики.
презентация [124,5 K], добавлен 17.05.2012Визначення поняття математики через призму іонійського раціоналізму. Основні властивості правильних багатокутників і правильних багатогранників. Загальна характеристика внеску в розвиток головних засад сучасної математики видатних давньогрецьких вчених.
реферат [91,5 K], добавлен 15.02.2010Значение математики в нашей жизни. История возникновения счета. Развитие методов вычислительной математики в настоящее время. Использование математики в других науках, роль математического моделирования. Состояние математического образования в России.
статья [16,2 K], добавлен 05.01.2010Особенности периода математики постоянных величин. Создание арифметики, алгебры, геометрии и тригонометрии. Общая характеристика математической культуры Древней Греции. Пифагорейская школа. Открытие несоизмеримости, таблицы Пифагора. "Начала" Евклида.
презентация [2,4 M], добавлен 20.09.2015Характер давньогрецької математики та джерела. Характер давньогрецької математики та її джерела. Виділення математики в самостійну теоретичну науку. Формулювання теорем про площі і обсяги складних фігур і тіл. Досягнення олександрійських математиків.
курсовая работа [186,2 K], добавлен 22.11.2011Предпосылки зарождения математики в Древнем Египте. Задачи на вычисление "аха". Наука древних египтян. Задача из папируса Райнда. Геометрия в Древнем Египте. Высказывания великих ученых о важности математики. Значение египетской математики в наше время.
реферат [18,3 K], добавлен 24.05.2012Классические каноны в живописи, связанные с математикой: изображение человека, расположение предметов, соотношение мелких и крупных предметов. Роль математики в профессии юриста. Обоснование необходимости знаний математики для врачей и воспитателей.
презентация [2,3 M], добавлен 21.12.2014Изучение возникновения математики и использования математических методов Древнем Китае. Особенности задач китайцев по численному решению уравнений и геометрических задач, приводящих к уравнениям третьей степени. Выдающиеся математики Древнего Китая.
реферат [27,6 K], добавлен 11.09.2010Достижения древнеегипетской математики. Источники, по которым можно судить об уровне знаний древних египтян. Задачи на арифметическую и геометрическую прогрессии, нахождение числа Пи, подчёркивают практический и теоретический характер древней математики.
реферат [165,8 K], добавлен 14.12.2009Обзор развития европейской математики в XVII-XVIII вв. Неравномерность развития европейской науки. Аналитическая геометрия. Создание математического анализа. Научная школа Лейбница. Общая характеристика науки в XVIII в. Направления развития математики.
презентация [1,1 M], добавлен 20.09.2015Поняття та структура інтелекту людини. Процес формування інтелектуальних вмінь і навичок у молодших школярів. Особливості інтелектуального розвитку молодших школярів у процесі навчання математики. Специфіка розв'язання задач підвищеної складності.
курсовая работа [45,7 K], добавлен 20.03.2013Общая характеристика математической культуры древних цивилизаций. Основные хронологические периоды зарождения и развития математики. Особенности математики в Египте, Вавилоне, Индии и Китае в древности. Математическая культура индейцев Мезоамерики.
презентация [16,3 M], добавлен 20.09.2015Задачі обчислювальної математики. Алгоритми розв'язування багатьох стандартних задач обчислювальної математики. Обчислення інтерполяційного полінома Лагранжа для заданої функції. Виконання обчислення першої похідної на основі другої формули Ньютона.
контрольная работа [67,1 K], добавлен 27.03.2012Греческая математика и её философия. Взаимосвязь и совместный путь философии и математики от начала эпохи возрождения до конца XVII века. Философия и математика в эпохе Просвещения. Анализ природы математического познания немецкой классической философии.
дипломная работа [68,4 K], добавлен 07.09.2009Поняття та зміст математики як наукового напрямку, предмет та методи її вивчення. Характеристика праць та біографічні відомості вчених. Аналіз потенціальних можливостей вітчизняної науки. Метод радикального сумніву у філософії та механіцизму у фізиці.
презентация [761,5 K], добавлен 04.11.2013