學神的文娛開花 第0080章 歐拉乘積公式

更新:09-22 10:09 作者:阿依土鱉公主 分類:女生小說

    「什麼是黎曼猜想呢?」

    「在我發表《黎曼的貓》前,相信很多人都沒法回答這個問題,也有很多人試圖了解這個問題,這也說明了,我的小說還是有點科普價值的。筆硯閣 www.biyange。com 更多好看小說」

    「先不談黎曼猜想,我們還是先說說黎曼猜想的背景吧,那麼,她的背景是什麼呢?」

    「簡而言之,就是質數的分布問題,那麼,什麼又是質數呢?」

    「質數的分布規律是什麼?我們能不能寫出質數的通項公式?」

    「和質數相關的猜想都有哪些?哥德巴赫猜想和孿生質數猜想,為什麼到現在還只是猜想?」

    「我們又是怎麼研究質數分布的呢?」

    幾句開場白之後,田立心便連續提出了幾個問題,隨後又深入淺出地將這些問題一一回答,並不時在黑板上板起書來。

    台下的呂教授聽著他娓娓道來,臉色卻已經發白了。

    這小子是真有水平的,就憑著這幾分鐘的演講,看著就不比一個高中老師差啊。

    他真是一個高中生?

    呂教授身旁的老師也是不時點頭,後面的學生們則陷入了思考。

    偌大的教室漸漸安靜了下來,只剩下田立心的聲音通過麥克風在迴蕩著。

    「接下來我們要講的是歐拉,他是瑞士人,出生於1707年,是最偉大的數學家,這麼說或許會有點爭議,但說他是十八世紀最偉大的數學家,肯定是沒人有異議的,他同時也是數學界公認的四大家之一,與之齊名的分別是阿基米德、牛頓和高斯。」

    「歐拉十三歲考入大學,讀的是哲學和法律,到十六歲時就拿到了哲學的碩士學位,二十歲拿到了物理學博士學位,之後,他就將大部分精力放到了數學研究上,帶他入門的老師,正是當時歐洲最偉大的數學家約翰伯努利,而在這一年,牛頓去世了。」

    「歐拉是偉大的數學家,更是將數學推至物理領域的第一人。他是史上最多產的數學家,平均每年能寫出八百多頁的論文,還寫了大量的力學、分析學、幾何學、變分法等的課本,《無窮小分析引論》、《微分學原理》、《積分學原理》等都成為數學界中的經典著作。」

    「用著作等身來形容歐拉是恰如其分的,他在短短的一生中就寫了八百多本書,從二十歲開始,每年平均差不多寫十五本,而我們用到的與他有關的公式有哪些呢?查一下數學和物理教科書的索引就能找到答案了歐拉角(剛體運動)、歐拉常數(無窮級數)、歐拉方程(流體動力學)、歐拉公式(複合變量)、歐拉多角曲線(微分方程)、歐拉齊性函數定理(摘微分方程)、歐拉變換(無窮級數)、伯努利-歐拉定律(彈性力學)、歐拉—傅里葉公式(三角函數)、歐拉-拉格朗日方程(變分學,力學)以及歐拉-馬克勞林公式(數字法),而這,僅僅只是較為重要的一部分。」

    田立心說到這,安靜的教室中響起了竊竊私語。

    「歐拉也太牛了吧,十三歲上大學,二十歲獲得博士學位,而這只是他的開始。」


    「以前都沒怎麼注意過他,想不到這麼牛。」

    「每年八百頁論文,要是都投給sci,編輯們都看不過來啊。」

    「八百本書,我一輩子都看不完啊,我還是轉系算了。」

    ……

    田立心將剛才列舉出來的公式擦去,又在黑板上寫了一個公式,正是費馬定理。

    「有人能認出這個方程吧?這是十七世紀的數學家費馬寫下的公式,當時還叫費馬猜想,直到三百年後,也就是五年前才由英國的數學家證明出來,這個公式就此成了費馬大定理。為什麼將這個公式寫出來呢?因為這個猜想與數論的形成息息相關,而數學王子高斯也說過,『數學是自然科學之母,而數論是數學之根』,由此可見,數論的難度和在數學中的地位有多高了。而歐拉,是唯一一個在十八世紀對費馬猜想有所突破的數學家,他證明了n=3的情況下,這個猜想是成立的。」

    「歐拉是解析數論的奠基人,他提出了歐拉恆等式,也叫歐拉公式,建立了數論和分析之間的聯繫,從此就可以用微積分研究數論了。後來,高斯的學生黎曼,將歐拉恆等式推廣到複數,就此提出了黎曼猜想。」

    「歐拉恆等式是數學中最令人著迷的公式之一,它將數學中最重要的幾個常數聯繫到了一起。包括e、π、i和1,還有數學中最常見的0。因此,數學家們評價它是上帝創造的公式,我們只能看而不能理解它。』」

    「再回到一開始提出的問題,我們到底是怎麼研究質數分布的?大家可能想到了,正是偉大的歐拉為我們找到了一個基本工具,也就是著名的歐拉乘積公式。」

    1+1/2s+1/3s+…+1/ns+…=[1/(1-1/2s)]x[1/(1-1/3s)]x[1/(1-1/5s)]x…x[1/(1-1/ps)]x…

    田立心順手將這個公式寫在黑板上,「為了節約篇幅,我們經常用大寫的希臘字母Σ表示求和,用大寫的希臘字母Π表示連乘。此外,我們初中時就學過指數為負的乘方是什麼意思,a的-b次方等於a的b次方的倒數,即1除以a的b次方。因此,我們也可以將歐拉乘積公式簡寫成下面的式子。」

    Σnn-s=Πp(1-p-s)-1。

    田立心又將歐拉乘積公式的簡寫方式寫出來,「這個公式是怎麼推導出來的呢?我們來推導一下。」

    a=Σnf(n)=f(1)+f(2)+f(3)+…+f(n)+…

    b=Πp[1-f(p)]-1

    f(n)=n-s

    f()f(n)=-sn-s=(n)-s=f(n)。

    f(2)a=f(2)+f(4)+f(6)+f(8)…+f(2n)+…=Σnf(2n)。

    a[1-f(2)]=f(1)+f(3)+f(5)+f(7)+…+f(2n-1)+…

    a[1-f(2)]



  
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