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      笛卡爾和直角坐標(biāo)系

      2015-08-04 14:56
      初中生世界·八年級(jí) 2015年2期
      關(guān)鍵詞:代數(shù)方程笛卡兒笛卡爾

      勒奈·笛卡爾(Rene Descartes),1596年3月31日生于法國(guó)都蘭城。笛卡爾是偉大的哲學(xué)家、物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、生理學(xué)家。解析幾何的創(chuàng)始人。笛卡兒是歐洲近代資產(chǎn)階級(jí)哲學(xué)的奠基人之一,黑格爾稱他為“現(xiàn)代哲學(xué)之父”。他自成體系,熔唯物主義與唯心主義于一爐,在哲學(xué)史上產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。同時(shí),他又是一位勇于探索的科學(xué)家,他所建立的解析幾何在數(shù)學(xué)史上具有劃時(shí)代的意義。笛卡兒堪稱17世紀(jì)的歐洲哲學(xué)界和科學(xué)界最有影響的巨匠之一,被譽(yù)為“近代科學(xué)的始祖”。

      據(jù)說(shuō)有一天,笛卡爾生病臥床,病情很重,盡管如此他還反復(fù)思考一個(gè)問(wèn)題:幾何圖形是直觀的,而代數(shù)方程是比較抽象的,能不能把幾何圖形和代數(shù)方程結(jié)合起來(lái),也就是說(shuō)能不能用幾何圖形來(lái)表示方程呢?要想達(dá)到此目的,關(guān)鍵是如何把組成幾何圖形的點(diǎn)和滿足方程的每一組“數(shù)”掛上鉤,他苦苦思索,拼命琢磨,通過(guò)什么樣的方法,才能把“點(diǎn)”和“數(shù)”聯(lián)系起來(lái)。突然,他看見(jiàn)屋頂角上的一只蜘蛛,拉著絲垂了下來(lái)。一會(huì)功夫,蜘蛛又順這絲爬上去,在上邊左右拉絲。蜘蛛的“表演”使笛卡爾的思路豁然開(kāi)朗。他想,可以把蜘蛛看作一個(gè)點(diǎn)。他在屋子里可以上,下,左,右運(yùn)動(dòng),能不能把蜘蛛的每一個(gè)位置用一組數(shù)確定下來(lái)呢?他又想,屋子里相鄰的兩面墻與地面交出了三條線,如果把地面上的墻角作為起點(diǎn),把交出來(lái)的三條線作為三根數(shù)軸,那么空間中任意一點(diǎn)的位置就可以在這三根數(shù)軸上找到有順序的三個(gè)數(shù)。反過(guò)來(lái),任意給一組三個(gè)有順序的數(shù)也可以在空間中找到一點(diǎn)P與之對(duì)應(yīng),同樣道理,用一組數(shù)(x,y)可以表示平面上的一個(gè)點(diǎn),平面上的一個(gè)點(diǎn)也可以用一組兩個(gè)有順序的數(shù)來(lái)表示,這就是坐標(biāo)系的雛形。

      笛卡爾對(duì)數(shù)學(xué)最重要的貢獻(xiàn)是創(chuàng)立了解析幾何。在笛卡兒時(shí)代,代數(shù)還是一個(gè)比較新的學(xué)科,幾何學(xué)的思維還在數(shù)學(xué)家的頭腦中占有統(tǒng)治地位。于1637年,在創(chuàng)立了坐標(biāo)系后,成功地創(chuàng)立了解析幾何學(xué)。他的這一成就為微積分的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ),而微積分又是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的重要基石。解析幾何直到現(xiàn)在仍是重要的數(shù)學(xué)方法之一。

      笛卡爾不僅提出了解析幾何學(xué)的主要思想方法,還指明了其發(fā)展方向。在他的著作《幾何》中,笛卡爾將邏輯,幾何,代數(shù)方法結(jié)合起來(lái),通過(guò)討論作圖問(wèn)題,勾勒出解析幾何的新方法,從此,數(shù)和形就走到了一起,數(shù)軸是數(shù)和形的第一次接觸。并向世人證明,幾何問(wèn)題可以歸結(jié)成代數(shù)問(wèn)題,也可以通過(guò)代數(shù)轉(zhuǎn)換來(lái)發(fā)現(xiàn)、證明幾何性質(zhì)。笛卡爾引入了坐標(biāo)系以及線段的運(yùn)算概念。他創(chuàng)新地將幾何圖形‘轉(zhuǎn)譯代數(shù)方程式,從而將幾何問(wèn)題以代數(shù)方法求解,這就是今日的“解析幾何”或稱“座標(biāo)幾何”。

      解析幾何的創(chuàng)立是數(shù)學(xué)史上一次劃時(shí)代的轉(zhuǎn)折。而平面直角坐標(biāo)系的建立正是解析幾何得以創(chuàng)立的基礎(chǔ)。直角坐標(biāo)系的創(chuàng)建,在代數(shù)和幾何上架起了一座橋梁,它使幾何概念可以用代數(shù)形式來(lái)表示,幾何圖形也可以用代數(shù)形式來(lái)表示,于是代數(shù)和幾何就這樣合為一家人了。

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