小學(xué)數(shù)學(xué) 數(shù)學(xué)故事 列昂哈德 歐拉的故事 素材

1、列昂哈德·歐拉的故事列昂哈德歐拉是18世紀(jì)數(shù)學(xué)界的中心人物。他在幾何、微積分、力學(xué)、天文學(xué)、數(shù)論，甚至在生物學(xué)等方面都有著重要建樹。特別是在天災(zāi)人禍的打擊面前，歐拉仍然頑強(qiáng)不屈、進(jìn)擊不止，為后人留下了寶貴的財(cái)富，充分表現(xiàn)了這位數(shù)學(xué)家對數(shù)學(xué)信念的執(zhí)著追求。他堪稱我們大家的楷模，是我們所有人的老師。歐拉降生在一個鄉(xiāng)村牧師的家庭，也因此，他才能在鄰居同年齡孩子羨慕和妒忌的目光下，進(jìn)入那座令人矚目、神往的學(xué)校。對于老歐拉來說，這是理所當(dāng)然的，憑著自己的家傳祖教，憑著小歐拉的聰明伶俐，兒子將來肯定是一名出類拔蘋的教門后起之秀，或許能進(jìn)入羅馬教廷去供職妮？每當(dāng)想起兒子的錦繡前程，以及因此而來的榮

2、譽(yù)，老歐拉總是樂不可支。自從歐拉在課堂上汲取了許多高遠(yuǎn)深奧的學(xué)問之后，對自然界的了解就更加充滿信心，但與此同時又對一些問題疑惑不解，如：天上的星星有多少顆？他百思不得其解，只好求教于父親和老師。老歐拉對這類稀奇古怪的問題膛目結(jié)舌，無言以答；老師也只是溫和地摸著小歐拉的頭頂，漫不經(jīng)心地說：“這是無關(guān)緊要的。我們只需知道，天空上的星星都是上帝親手鑲上去的?！边@真的無關(guān)緊要嗎？既然上帝親手制作了星星，為什么記不住它們的數(shù)目呢？小歐拉開始對信仰上帝的絕對權(quán)威產(chǎn)生了動搖的念頭，他不止一次地問道：上帝到底在哪里？他果真無時不在、無所不能嗎？神學(xué)校里出了“叛逆”的學(xué)生，這還了得？小歐拉由于整天在思考這些問題

3、，因而聽課不專心，考試答非所問，終于有一天，老歐拉被叫到神學(xué)校，領(lǐng)回了被學(xué)校開除的兒子。不滿10歲的小歐拉對神學(xué)本來就不感興趣，因此，他對于被神學(xué)校除名這件事無絲毫傷心，反而更加輕松活躍。從此，他可以無拘無束地思考他感興趣的問題。小歐拉立志要數(shù)清天上的星星。為此，他開始學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。一踏入這塊領(lǐng)域，小歐拉不禁呆住了：天地之中無所不寓的數(shù)學(xué)，正像風(fēng)光迷人的山水景色，何等引人入勝??！小歐拉抱著厚厚的數(shù)學(xué)書籍，寫呀，算呀，讀得是那樣的津津有味。父親對兒子在神學(xué)校的表現(xiàn)很有些傷心，但當(dāng)他看到小歐拉是那樣的無憂無慮，又癡迷于數(shù)學(xué)時，也只有聽之任之了。老歐拉在傳教布道之余，還要放牧羊群以貼補(bǔ)家用。這天，為擴(kuò)大

4、羊圈，父子倆正在丈量土地：小歐拉拉住測繩的一端，父親拉直測繩后從另一端讀出數(shù)值，根據(jù)量得的長度計(jì)算場地面積和所用的籬笆材料。父親剛把四根轉(zhuǎn)角樁打入地下，小歐拉的“報(bào)告”也出來了：“羊圈長40尺、寬15尺，面積600平方尺，需用110尺籬笆材料?！薄翱晌覀冎挥?00尺材料??！按長40尺，寬10尺計(jì)算，只得400平方尺的羊圈，怎么辦？”父親給兒子出了一個難題?！叭绻堰@四根木樁適當(dāng)?shù)嘏惨慌参恢?，也許用同樣多的籬笆，還能使羊圈面積擴(kuò)大。但什么情況下面積最大呢？”小歐拉啟動腦筋，為自己的家庭解決問題。次日天剛亮，小歐拉晃醒了睡夢中的父親：“只要把羊圈的長、寬都定為25尺，那么，用100尺材料就可圍成6

5、25平方尺的羊圈了！”老歐拉噴噴稱贊：這雖然是數(shù)學(xué)上一個簡單的極質(zhì)問題，但小歐拉才十幾歲??！這消息不脛而走，也傳進(jìn)當(dāng)?shù)財(cái)?shù)學(xué)名流伯努利的耳朵里。伯努利的惜才、愛才是著名的。這次，他專門來到歐拉家中。小歐拉放下手中的書本，雙眼盯著這位德高望重的教授，質(zhì)詢似地問道：“您知道天上的星星有多少顆嗎？”伯努利第一次經(jīng)歷這種面對面的“挑戰(zhàn)”場面，他呆住了，問道：“那么，你知道了？”小歐拉搖搖頭，同時對這位不作正面回答的教授投去失望的目光。“你還知道些什么妮？”教授又問道。“我知道：6可分解成1，2，3，6，把1，2，3加起來等于6；28可分解成1，2，4，7，14，28，把1，2，4，7，14加起來等于28

6、。是不是還有類似的數(shù)呢？”小歐拉比比劃劃，十分活躍。顯然，他希望對方給予滿意的解答。這是“完全數(shù)”，一個古老的數(shù)學(xué)之謎，迄今尚無人知曉其全部奧秘。一個小孩子能提出這種有份量的問題，使得這位蜚聲全歐的教授滿心歡喜。于是，在教授的極力推薦下，這位被神學(xué)校開除的學(xué)生、年方13歲的小歐拉，終于跨進(jìn)了巴塞爾大學(xué)的校門。輝煌的一生在巴塞爾大學(xué)，歐拉涉獵了數(shù)學(xué)的大部分領(lǐng)域。老師們很快地發(fā)現(xiàn)，課堂上講授的內(nèi)容和進(jìn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足歐拉的需求。貝努利聽說后，更是驚喜萬分，他當(dāng)即決定從自己有限的寶貴時間中專門擠出一部分為歐拉輔導(dǎo)，于是便有了極不平常的“歐拉學(xué)習(xí)日”。貝努利以其豐富的閱歷和對數(shù)學(xué)發(fā)展?fàn)顩r的深刻了解，給歐

7、拉重要的指導(dǎo)，使年輕的歐拉很快地進(jìn)入前沿領(lǐng)域。歐拉從此走上了獻(xiàn)身數(shù)學(xué)的道路。歐拉卒于1783年。縱觀其一生的研究歷程，我們會發(fā)現(xiàn)，他雖然沒有像笛卡爾、牛頓那樣為數(shù)學(xué)開辟撼人心靈的新分支，但“沒有一個人像他那樣多產(chǎn)，像他那樣巧妙地把握數(shù)學(xué)；也沒有人能收集和利用代數(shù)、幾何、分析的手段去產(chǎn)生那么多令人欽佩的結(jié)果?！睔W拉為數(shù)學(xué)譜寫了一首首精彩的詩篇！歐拉關(guān)于微積分方面的論述構(gòu)成了18世紀(jì)微積分的主要內(nèi)容。他澄清了函數(shù)的概念及對各種新函數(shù)的認(rèn)識，對全體初等函數(shù)連同它們的微分、積分進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和分類，標(biāo)志著微積分從幾何學(xué)的束縛中徹底解放，從此成為一種形式化的函數(shù)理論；給出了多元函數(shù)的定義及偏導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算

8、性質(zhì)，研究了二階混合偏導(dǎo)數(shù)相等、用累次積分計(jì)算二重積分等問題，初步建立起多元函數(shù)的微積分理論；考察了微積分的嚴(yán)密性，使微積分脫離幾何而建立在代數(shù)的基礎(chǔ)上；還有無窮級數(shù)的專門研究等。正如貝努利所言，是歐拉將微積分“帶大成人?！睔W拉在微分方程、變分法方面也有出色成就。歐拉深入考慮了在常微分方程中占有重要地位的方程及一般常系數(shù)線性微分方程的求解方法，開創(chuàng)了這類方程的現(xiàn)代解法，極大地豐富了誕生不久的微分方程理論；歐拉研究了微分方程的冪級數(shù)解法，從而解決了一大批不能用通常積分求解的微分方程；歐拉導(dǎo)出了一維、二維和三維的波動方程，并對平面波、柱面波和球面波等各類偏微分方程的解作了分類和研究；歐拉在變分法方

9、面的成果，也標(biāo)志了變分法作為一個新的數(shù)學(xué)分支的誕生，為日后的發(fā)展奠定了重要的基礎(chǔ)。在數(shù)論研究方面，歐拉的工作也具有舉足輕重的地位。在費(fèi)馬開辟的道路上，歐拉幾乎走完了它的全程，其中最富于首創(chuàng)精神、并能引出最多成果的發(fā)現(xiàn)要數(shù)二次互反律了。歐拉對二次互反律進(jìn)行了深入的探討并作出清楚的敘述，這已成為近代數(shù)論的重要內(nèi)容。歐拉在初等數(shù)學(xué)領(lǐng)域也花費(fèi)了不少心血。無窮小分析引論是數(shù)學(xué)史上第一本溝通微積分與初等數(shù)學(xué)的杰作，被看作現(xiàn)代意義下的第一本解析幾何教程；對代數(shù)的完整介紹系統(tǒng)總結(jié)了16世紀(jì)中期開始發(fā)展的代數(shù)學(xué)理論，它的出版標(biāo)志了初等代數(shù)發(fā)展史的基本結(jié)束。歐拉是一個十分注重?cái)?shù)學(xué)應(yīng)用的人。他把數(shù)學(xué)應(yīng)用于物理領(lǐng)域，

10、在力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)等物理分支中“頻奏凱歌”；他把數(shù)學(xué)應(yīng)用于天文研究，創(chuàng)立了關(guān)于月球運(yùn)動的第二種理論；他把數(shù)學(xué)應(yīng)用于航海、造船、生物等工程，都卓有成效。要知道，許多重要成果是在他雙目失明、心力交瘁的情況下取得的。這不能不引發(fā)我們更崇高的敬意！每一個人都希望度過一個成功的、滿載鮮花和榮譽(yù)的一生，一個充實(shí)的、為后人所贊美的一生。但應(yīng)該記住，這是以為之付出的巨大犧牲為代價(jià)的。17271741年，歐拉是在俄國彼得堡科學(xué)院度過的。這里的研究條件并不很優(yōu)越，特別是俄羅斯的嚴(yán)寒氣候更使歐拉不適應(yīng)。冬天來臨，室外是白雪皚皚、寒風(fēng)陣陣，屋內(nèi)也是冷冷清清，在歐拉的房內(nèi)，最顯眼的是一長排書籍和一張寬大的寫字桌。

11、渴了，喝幾口開水；餓了，啃幾口面包。歐拉不知疲倦地讀啊，寫啊，經(jīng)常是通宵達(dá)旦，昏暗的燈光下，身裹羊皮襖的歐拉一會兒皺眉思考，一會兒奮筆疾書，并不時地用涼水拂面，刺激一下麻木的神經(jīng)辛勤的汗水換來了一個個令人鼓舞的成就。但是，過度的勞累和緊張使歐拉染上眼疾，并導(dǎo)致右眼失明。此時歐拉只有28歲，事業(yè)剛剛開始呀！醫(yī)生和朋友一致勸說，為了保住左眼，歐拉應(yīng)該少用眼睛，甚至應(yīng)該停止數(shù)學(xué)研究。但歐拉婉言拒絕了，他知道，數(shù)學(xué)上還有那么多“堡壘”有待于自己去攻克，他不能放棄自己的事業(yè)和追求！歐拉用一只眼睛“審視”了數(shù)學(xué)的大部分領(lǐng)域，并給出許多最重要的結(jié)果。正當(dāng)歐拉的思想日趨成熟、準(zhǔn)備著書立說時，厄運(yùn)又向他襲來：左

12、眼完全失明。這樣，歐拉只能在雙目失明中生活、工作。歐拉是堅(jiān)強(qiáng)的，他沒有因?yàn)殡p目失明而失去進(jìn)取的勇氣。繁瑣的計(jì)算、大量的推演，對一個耳聰目明的人來說，也是一件艱難的工作。歐拉的困難是可想而知的，他必須付出雙倍的努力和心血來完成他的事業(yè)。積分學(xué)原理（13卷）、代數(shù)指南等專著終于相繼出版了，歐拉捧著散發(fā)著油墨味的新書激動不已，是啊，這不僅系統(tǒng)總結(jié)了過去的成就，而且也充分證明，自己戰(zhàn)勝了雙目失明的劫難！禍不單行。正當(dāng)歐拉在黑暗中跨出了他的研究步伐時，又一個沉重的打擊向他襲來。1771年，彼得堡一場大火，把歐拉的住地團(tuán)團(tuán)圍住。歐拉的生命受到威脅，千鈞一發(fā)之際，家人沖進(jìn)火海把他背出，使歐拉幸免一死。然而，

13、歐拉的書屋及大批研究資料被毀于一旦。年愈花甲、雙目失明的老人再次面臨嚴(yán)重的打擊和考驗(yàn)！歐拉能經(jīng)得住這樣的打擊嗎？能！他要與命運(yùn)拼搏，為事業(yè)做出畢生的努力，一切從頭開始，因此歐拉也沒有時間去傷心、落淚了。憑著堅(jiān)強(qiáng)的意志和驚人的毅力，歐拉不斷回憶著記憶中的公式和定理，大火后的10余年間，他仍著述了400篇左右的論文和10余部著作，而且還進(jìn)行著難度很高的研究。其中的辛苦，誰人知曉？付出的心血，又如何計(jì)量？事倍功半猶進(jìn)取，以勤補(bǔ)劣方顯榮。朋友們，開拓者之路崎嶇不平，隨時隨處都會有天災(zāi)人禍的打擊，但只要加倍努力，勇敢進(jìn)取，成功一定是我們的！高尚的人作為數(shù)學(xué)家，歐拉的身影是高大的，然而，作為一個人，一個普

14、通的人，歐拉的形象更高大。拉普拉斯撰文說：“讀讀歐拉，讀讀歐拉，他是我們一切人的老師！”歐拉品德高尚。他曾與歐洲的300多名學(xué)者通信，在信中，經(jīng)常毫不保留地把自己的發(fā)現(xiàn)和推導(dǎo)告訴別人，為別人的成功創(chuàng)造條件；用自己的閃光思想，照耀他人深入探索的道路。歐拉曾苦心思索過“等周問題”的解法，對此已經(jīng)取得較成熟的結(jié)果，正當(dāng)歐拉付梓成文、即將發(fā)表之際，收到法國青年拉格朗日的來信。信中也恰好討論了“等周問題”，雖然這位法國青年的思路頗具特色，但其結(jié)論遠(yuǎn)未達(dá)到歐拉的研究深度。為了鼓勵年輕人可貴的探索精神，歐拉毅然抽掉自己即將面世的文稿，并給拉格朗日寫了一封熱情洋溢的回信，充分肯定了拉格朗日的思路和方法，提出許多寶貴的建議。拉格朗日的這篇文章終于產(chǎn)生較大影響，使這位法國青年在數(shù)學(xué)界嶄露頭角。歐拉以為人謙遜、待人真誠著稱。蘭伯特是一個難與人相處的人，他“過于自信地估價(jià)自己”，顯然不是與歐拉意氣相投的人。但由于歐拉謙虛的品格和與人為善的真誠態(tài)度，使他能正確地估價(jià)和對待蘭伯特。蘭伯特發(fā)表了不少文章和專著。但這些課題大多是由于受到歐拉的啟發(fā)，或者直接在歐拉已有成果的基礎(chǔ)上展開的。對此，歐拉都以開闊的胸襟，予以關(guān)心和支持。他不僅多次主動地提醒蘭伯特留心科學(xué)發(fā)展中值得注意的事情，而且還不顧眼疾痛疼親自審閱、修改蘭伯特的文