柯西于1802年入中學(xué)。在中學(xué)時(shí),他的拉丁文和希臘文取得優(yōu)異成績(jī),多次參加競(jìng)賽獲獎(jiǎng);數(shù)學(xué)成績(jī)也深受老師贊揚(yáng)。他于1805年考入綜合工科學(xué)校,在那里主要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和力學(xué);1807年考入橋梁公路學(xué)校,1810年以優(yōu)異成績(jī)畢業(yè),前往瑟堡參加海港建設(shè)工程。
柯西去瑟堡時(shí)攜帶了拉格朗日的解析函數(shù)論和拉普拉斯的天體力學(xué),后來還陸續(xù)收到從巴黎寄出或從當(dāng)?shù)亟璧玫囊恍⿺?shù)學(xué)書。他在業(yè)余時(shí)間悉心攻讀有關(guān)數(shù)學(xué)各分支方面的書籍,從數(shù)論直到天文學(xué)方面。根據(jù)拉格朗日的建議,他進(jìn)行了多面體的研究,并于1811及1812年向科學(xué)院提交了兩篇論文,其中主要成果是:
(1)證明了凸正多面體只有五種(面數(shù)分別是4,6,8,l
2,20),星形正多面體只有四種(面數(shù)是l2的三種,面數(shù)是20的一種)。
(2)得到了歐拉關(guān)于多面體的頂點(diǎn)、面和棱的個(gè)數(shù)關(guān)系式的另一證明并加以推廣。
(3)證明了各面固定的多面體必然是固定的,從此可導(dǎo)出從未證明過的歐幾里得的一個(gè)定理。
這兩篇論文在數(shù)學(xué)界造成了極大的影響?挛髟谏び捎诠ぷ鲃诶凵,于1812年回到巴黎他的父母家中休養(yǎng)。
柯西于18l3年在巴黎被任命為運(yùn)河工程的工程師,他在巴黎休養(yǎng)和擔(dān)任工程師期間,繼續(xù)潛心研究數(shù)學(xué)并且參加學(xué)術(shù)活動(dòng)。這一時(shí)期他的主要貢獻(xiàn)是:
(1)研究代換理論,發(fā)表了代換理論和群論在歷史上的基本論文。
(2)證明了費(fèi)馬關(guān)于多角形數(shù)的猜測(cè),即任何正整數(shù)是個(gè)角形數(shù)的和。這一猜測(cè)當(dāng)時(shí)已提出了一百多年,經(jīng)過許多數(shù)學(xué)家研究,都沒有能夠解決。以上兩項(xiàng)研究是柯西在瑟堡時(shí)開始進(jìn)行的。
(3)用復(fù)變函數(shù)的積分計(jì)算實(shí)積分,這是復(fù)變函數(shù)論中柯西積分定理的出發(fā)點(diǎn)。
(4)研究液體表面波的傳播問題,得到流體力學(xué)中的一些經(jīng)典結(jié)果,于1815年得法國科學(xué)院數(shù)學(xué)大獎(jiǎng)。
以上突出成果的發(fā)表給柯西帶來了很高的聲譽(yù),他成為當(dāng)時(shí)一位國際上著名的青年數(shù)學(xué)家。
1815年法國拿破侖失敗,波旁王朝復(fù)辟,路易十八當(dāng)上了法王。柯西于1816年先后被任命為法國科學(xué)院院士和綜合工科學(xué)校教授。1821年又被任命為巴黎大學(xué)力學(xué)教授,還曾在法蘭西學(xué)院授課。這一時(shí)期他的主要貢獻(xiàn)是:
(1)在綜合工科學(xué)校講授分析課程,建立了微積分的基礎(chǔ)極限理論,還闡明了極限理論。在此以前,微積分和級(jí)數(shù)的概念是模糊不清的。由于柯西的講法與傳統(tǒng)方式不同,當(dāng)時(shí)學(xué)校師生對(duì)他提出了許多非議。
柯西在這一時(shí)期出版的著作有《代數(shù)分析教程》、《無窮小分析教程概要》和《微積分在幾何中應(yīng)用教程》。這些工作為微積分奠定了基礎(chǔ),促進(jìn)了數(shù)學(xué)的發(fā)展,成為數(shù)學(xué)教程的典范。
(2)柯西在擔(dān)任巴黎大學(xué)力學(xué)教授后,重新研究連續(xù)介質(zhì)力學(xué)。在1822年的一篇論文中,他建立了彈性理論的基礎(chǔ)。
(3)繼續(xù)研究復(fù)平面上的積分及留數(shù)計(jì)算,并應(yīng)用有關(guān)結(jié)果研究數(shù)學(xué)物理中的偏微分方程等。
他的大量論文分別在法國科學(xué)院論文集和他自己編寫的期刊“數(shù)學(xué)習(xí)題”上發(fā)表。
1830年法國爆發(fā)了推翻波旁王朝的革命,法王查理第十倉皇逃走,奧爾良公爵路易·菲力浦繼任法王。當(dāng)時(shí)規(guī)定在法國擔(dān)任公職必須宣誓對(duì)新法王效忠,由于柯西屬于擁護(hù)波旁王朝的正統(tǒng)派,他拒絕宣誓效忠,并自行離開法國。他先到瑞士,后于1832~1833年任意大利都靈大學(xué)數(shù)學(xué)物理教授,并參加當(dāng)?shù)乜茖W(xué)院的學(xué)術(shù)活動(dòng)。那時(shí)他研究了復(fù)變函數(shù)的級(jí)數(shù)展開和微分方程(強(qiáng)級(jí)數(shù)法),并為此作出重要貢獻(xiàn)。
1833~1838年柯西先在布拉格、后在戈?duì)柶潛?dān)任波旁王朝“王儲(chǔ)”波爾多公爵的教師,最后被授予“男爵”封號(hào)。在此期間,他的研究工作進(jìn)行得較少。
1838年柯西回到巴黎。由于他沒有宣誓對(duì)法王效忠,只能參加科學(xué)院的學(xué)術(shù)活動(dòng),不能擔(dān)任教學(xué)工作。他在創(chuàng)辦不久的法國科學(xué)院報(bào)告“和他自己編寫的期刊分析及數(shù)學(xué)物理習(xí)題”上發(fā)表了關(guān)于復(fù)變函數(shù)、天體力學(xué)、彈性力學(xué)等方面的大批重要論文。
1848年法國又爆發(fā)了革命,路易·菲力浦倒臺(tái),重新建立了共和國,廢除了公職人員對(duì)法王效忠的宣誓。柯西于1848年擔(dān)任了巴黎大學(xué)數(shù)理天文學(xué)教授,重新進(jìn)行他在法國高等學(xué)校中斷了18年的教學(xué)工作。
1852年拿破侖第三發(fā)動(dòng)政變,法國從共和國變成了帝國,恢復(fù)了公職人員對(duì)新政權(quán)的效忠宣誓,柯西立即向巴黎大學(xué)辭職。后來拿破侖第三特準(zhǔn)免除他和物理學(xué)家阿拉果的忠誠宣誓。于是柯西得以繼續(xù)進(jìn)行所擔(dān)任的教學(xué)工作,直到1857年他在巴黎近郊逝世時(shí)為止?挛髦钡绞攀狼叭圆粩鄥⒓訉W(xué)術(shù)活動(dòng),不斷發(fā)表科學(xué)論文。
柯西是一位多產(chǎn)的數(shù)學(xué)家,他的全集從1882年開始出版到1974年才出齊最后一卷,總計(jì)28卷。他的主要貢獻(xiàn)如下:
(一)單復(fù)變函數(shù)
柯西最重要和最有首創(chuàng)性的工作是關(guān)于單復(fù)變函數(shù)論的。18世紀(jì)的數(shù)學(xué)家們采用過上、下限是虛數(shù)的定積分。但沒有給出明確的定義?挛魇紫汝U明了有關(guān)概念,并且用這種積分來研究多種多樣的問題,如實(shí)定積分的計(jì)算,級(jí)數(shù)與無窮乘積的展開,用含參變量的積分表示微分方程的解等等。
(二)分析基礎(chǔ)
柯西在綜合工科學(xué)校所授分析課程及有關(guān)教材給數(shù)學(xué)界造成了極大的影響。自從牛頓和萊布尼茨發(fā)明微積分(即無窮小分析,簡(jiǎn)稱分析)以來,這門學(xué)科的理論基礎(chǔ)是模糊的。為了進(jìn)一步發(fā)展,必須建立嚴(yán)格的理論?挛鳛榇耸紫瘸晒Φ亟⒘藰O限論。
在柯西的著作中,沒有通行的語言,他的說法看來也不夠確切,從而有時(shí)也有錯(cuò)誤,例如由于沒有建立一致連續(xù)和一致收斂概念而產(chǎn)生的錯(cuò)誤?墒顷P(guān)于微積分的原理,他的概念主要是正確的,其清晰程度是前所未有的。例如他關(guān)于連續(xù)函數(shù)及其積分的定義是確切的,他首先準(zhǔn)確地證明了泰勒公式,他給出了級(jí)數(shù)收斂的定義和一些判別法。
(三)常微分方程
柯西在分析方面最深刻的貢獻(xiàn)在常微分方程領(lǐng)域。他首先證明了方程解的存在和唯一性。在他以前,沒有人提出過這種問題。通常認(rèn)為是柯西提出的三種主要方法,即柯西—利普希茨法,逐漸逼近法和強(qiáng)級(jí)數(shù)法,實(shí)際上以前也散見到用于解的近似計(jì)算和估計(jì)?挛鞯淖畲筘暙I(xiàn)就是看到通過計(jì)算強(qiáng)級(jí)數(shù),可以證明逼近步驟收斂,其極限就是方程的所求解。
(四)其他貢獻(xiàn)
雖然柯西主要研究分析,但在數(shù)學(xué)中各領(lǐng)域都有貢獻(xiàn)。關(guān)于用到數(shù)學(xué)的其他學(xué)科,他在天文和光學(xué)方面的成果是次要的,可是他卻是數(shù)理彈性理論的奠基人之一。除以上所述外,他在數(shù)學(xué)中其他貢獻(xiàn)如下:
1.分析方面:在一階偏微分方程論中行進(jìn)丁特征線的基本概念;認(rèn)識(shí)到傅立葉變換在解微分方程中的作用等等。
2.幾何方面:開創(chuàng)了積分幾何,得到了把平面凸曲線的長(zhǎng)用它在平面直線上一些正交投影表示出來的公式。
3.代數(shù)方面:首先證明了階數(shù)超過了的矩陣有特征值;與比內(nèi)同時(shí)發(fā)現(xiàn)兩行列式相乘的公式,首先明確提出置換群概念,并得到群論中的一些非平凡的結(jié)果;獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了所謂“代數(shù)要領(lǐng)”,即格拉斯曼的外代數(shù)原理。
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