Карл Фрідріх Гаусс

Житомирський державний педагогічний університет імені Івана Фран-ка

Реферат на тему:

Карл Фрідріх

Гаусс

студента 52 групи

фізико-математичного факультету

Главацького Р.М.

2000 р.

ПЛАН

1. Вступ

2. Народження та дитинство К.Ф. Гаусса

3. Наукові надбання Гаусса

4. Творчість Гаусса

5. Висновок

Карл Фрідріх Гаусс народився 30 квітня 1777 р. у Брауншвейгу – одному з німецьких князівств, які на той час ще не були об'єднані в єдину централізовану державу. Батько Карла спочатку працював слюсарем, а згодом став садівником, суміщаючи це заняття з обов'язками рахівника в торговельній конторі якогось купця. Він був людиною суворою, навіть грубою. Мати Карла була дочкою каменяра; від природи вона була жінкою розумною, розважливою, доброю і веселою. Карл був її єдиною дитиною, і вона безмежно та щиро любила його. Син відповідав їй такою самою гарячою любов'ю. Від матері він успадкував розважливість і м'яку вдачу.

Читати і писати Карл навчився сам: йому досить було знати лише кі-лька букв, підказаних матір'ю, щоб цілком оволодіти технікою читання.

Вже в ранньому дитинстві у хлопчика виявились особливі здібності до математики. Пізніше він сам жартома говорив: «Я навчився рахувати раніше, ніж розмовляти». Розповідають про такий випадок. Якось до бать-ка Карла зібралися товариші по роботі, щоб розподілити зароблені за тиж-день гроші. Тут же був і трирічний Карл. Коли батько закінчив розрахун-ки, які він проводив уголос, щоб усі чули їх, і оголосив наслідки, Карл ви-гукнув: «Татку, ти помилився!» Присутні були вражені заявою малої ди-тини, але батько підрахував усе спочатку. Коли він назвав нову цифру (а раніше він справді зробив помилку), Карл радісно вигукнув: «Тепер пра-вильно!»

У 1784 р. Карла віддали до народної школи. Перші два роки навчання він нічим не відзначався серед товаришів, його виняткові здібності до арифметики виявилися у третьому класі. Якось учитель дав учням досить складне завдання з арифметики: відшукати суму деякої кількості натура-льних послідовних чисел. Учитель вважав, що учні досить довго шукати-муть відповідь. Але через кілька хвилин Карл розв'язав задачу. Коли вчи-тель проглянув розв'язання, то побачив, що малий Гаусс винайшов спосіб скороченого знаходження суми членів арифметичної прогресії. Щасливий випадок звів Гаусса з першим у навчанні учнем цієї самої школи – Барте-льсом; вони подружилися, бо обидва були закохані в математику. За пора-дою товариша Карл почав вивчати твори великих математиків, ознайомив-ся з теорією бінома, властивостями деяких рядів тощо.

Після чотирирічного навчання в школі Гаусс перейшов до гімназії відразу в другий клас. Тут, у гімназії, яскраво виявились інші його здібно-сті – з дивовижною швидкістю і успішністю він оволодів стародавніми мовами — грецькою і латинською. Талановитого юнака представили гер-цогу Брауншвейгському, який надалі піклувався про його виховання.

По закінченні гімназії Гаусс у 1792 р. вступив до так званої Каролін-ської колегії. Тут він продовжував успішно вивчати стародавні мови, а ра-зом з тим систематично і поглиблено студіював математичні дисципліни. На цей період припадає його ознайомлення з творами таких видатних ма-тематиків, як Ейлер, Лагранж і особливо Ньютон. Епохальний твір Ньюто-на «Математичні начала натуральної філософії» справив на Гаусса глибоке враження і запалив у ньому той невгасимий потяг до математичних дослі-джень, який тривав усе його життя.

З 1795 р. Гаусс – студент Геттінгенського університету. Він охоче відвідує лекції з філософії і математики. В цей час він починає свої мате-матичні дослідження. На цей ранній період його творчої діяльності (йому було всього 18 років) припадають такі відкриття й праці: у 1795 р. він ви-найшов так званий «Метод найменших квадратів»; у 1796 р. розв'язав кла-сичну задачу про поділ кола, з якої випливала побудова правильного 17-кутника, і написав велику й важливу працю «Арифметичні дослідження», яка була надрукована у 1801 р.

Як відомо, ще за часів Евкліда (III ст. до н. е.) задача про поділ кола була предметом досліджень багатьох учених, причому ще тоді було дове-дено, що за допомогою циркуля і лінійки можна побудувати правильні многокутники, число сторін яких дорівнює: 32n, 42n, 52n, 152n, , де n – будь-яке ціле число натурального ряду.

К. Гаусс довів, що за допомогою циркуля та лінійки можна побуду¬вати такий правильний п-кутник, число сторін якого виражається форму-лою п=22r+1, де r – довіль¬не ціле число або нуль. Якщо r=0, то п=3; r=1, то п=5, r=2, то п=17.

Побудови трикутника і п'ятикутника були відомі ще давнім грекам, але Гаусс першим здійснив побудову правильного 17-кутника.

Дослідження Гаусса про поділ кола мали велике значення не лише для розв'язання цієї складної задачі. Мабуть, ще важливішим було те, що тут він заклав основи загальної теорії так званих алгебраїчних рівнянь, тобто рівнянь виду де коефіцієнти рівняння – комплексні числа.

Дуже важливе значення має доведена Гауссом у 1799 р. основна тео-рема алгебри про існування кореня алгебраїчного рівняння. На основі цієї теореми доведено таку властивість рівнянь: «Алгебраїчне рівняння має стільки коренів дійсних чи комплексних, скільки одиниць у показнику йо-го степеня». За працю, в якій доведено ці теореми, Гаусс дістав звання приват-доцента.

У першій частині праці «Арифметичні дослідження» Гаусс глибоко проаналізував питання про так звані «квадратичні лишки» і вперше довів важливу теорему з теорії чисел, яку він назвав «золотою теоремою» про «квадратичний закон взаємності». Можна без перебільшень сказати, що теорія чисел, як наука, почала своє справжнє існування саме з досліджень Гаусса. «Арифметичні дослідження» Гаусса в математичній науці створи-ли цілу епоху, а Гаусс був визнаний найбільшим математиком світу.

У 1807 р. йому було надано звання екстраординарного, а пізніше й ординарного професора Геттінгенського університету. В той же час його було призначено директором Геттінгенської обсерваторії.

В галузі астрономії Гаусс працював близько 20 років. У 1801 р. іта-лійський астроном Піацці відкрив між орбітами Марса і Юпітера маленьку планету, яку він назвав Церерою. Спостерігав він цю планету протягом 40 днів, але Церера швидко наближалася до Сонця і зникла в його яскравих променях. Намагання Піацці відшукати її знову виявилися марними. Гаусс зацікавився цим явищем і, вивчивши матеріали спостережень Піацці, установив, що для визначення орбіти Церери досить трьох її спостере-жень. Після чого треба було розв'язати рівняння 8-го степеня, з чим Гаусс блискуче справився: орбіта планети була обчислена і сама Церера знайде-на. Таким самим способом Гаусс обчислив орбіту іншої малої планети — Паллади. У 1810 р. французький астрономічний інститут за розв'язання задачі про рух Паллади присудив йому золоту медаль. У цей період уче-ний написав і свою фундаментальну працю «Теорія руху небесних тіл, які обертаються навколо Сонця по конічних перерізах» (1809 р.).

Важливі праці створив Гаусс і з аналізу нескінченно малих величин.

Гаусс цікавився і геометрією. Окремі питання, як, наприклад, найваж-ливіша проблема геометрії – проблема V постулату Евкліда – привертали його особливу увагу. У своїх міркуваннях він ішов шляхами, схожими па ті, які проробив Лобачевський, але не опублікував жодної сторінки. У лис-ті до математика Бесселя Гаусс писав: «Певне, я ще не скоро зможу обро-бити свої широкі дослідження з цього приводу так, щоб їх можна було опублікувати. Можливо, навіть, що я не зважуся на це протягом усього мо-го життя, тому що боюсь крику беотійців, який піднімається, коли я ви-словлюю свої погляди».

Гаусс ознайомився з результатами досліджень Лобачевського за неве-ликою брошурою «Геометричні дослідження з теорії паралельних ліній», написаною німецькою мовою і виданою у 1840 р. Він зацікавився цією працею і в свої 62 роки вирішив вивчити російську мову, щоб мати мож-ливість читати твори Лобачевського в оригіналі. У листах до своїх друзів Гаусс з великою похвалою говорив про досягнення Лобачевського. Він писав, що праця Лобачевського містить основи тієї геометрії, яка могла б бути і була б цілком послідовною, якби геометрія Евкліда не була прави-льною. Він писав також, що вже 54 роки (з 1792 р.) має такі самі переко-нання. Самому Лобачевському Гаусс власноручно написав листа, в якому повідомив російського вченого, що його обрали членом-кореспондентом Геттінгенського математичного вченого товариства.

1830-1840 роки Гаусс присвятив теоретичній фізиці. Його досліджен-ня в цій галузі значною мірою були результатом тісного спілкування і су-місної наукової роботи з В. Вебером.

Разом з Вебером Гаусс створив абсолютну систему електромагнітних одиниць і сконструював у 1833 перший в Німеччині електромагнітний те-леграф. Йому належить створення загальної теорії магнетизму, основ тео-рії потенціалу і багато ін. Отже, важко зазначити таку галузь теоретичної чи прикладної математики, в яку б Гаусс не вніс істотного вкладу.

Через надзвичайно велику вимогливість до себе багато досліджень визначного математика залишилося за життя його неопублікованими (на-риси, незакінчені праці, листування з друзями). Цю наукову спадщину Га-усса дуже ретельно опрацьовували в Геттінгенському вченому товаристві. В результаті було видано 11 томів творів Гаусса. Дуже цікавими із спад-щини вченого є його щоденник і дослідження з неевклідової