代數(shù)學(xué)的發(fā)展

代數(shù)學(xué)的發(fā)展初等代數(shù)從最簡單的一元一次方程開始，一方面進(jìn)而討論二元及三元的一次方程組，另一方面研究二次以上及可以轉(zhuǎn)化為二次的方程組。沿著這兩個(gè)方向繼續(xù)發(fā)展,代數(shù)在討論任意多個(gè)未知數(shù)的一次方程組，也叫線型方程組的同時(shí)還研究次數(shù)更高的一元方程組。發(fā)展到這個(gè)階段，就叫做高等代數(shù)。高等代數(shù)是代數(shù)學(xué)發(fā)展到高級階段的總稱，它包括許多分支?，F(xiàn)在大學(xué)里開設(shè)的高等代數(shù),一般包括兩部分:線性代數(shù)初步、多項(xiàng)式代數(shù)。高等代數(shù)在初等代數(shù)的基礎(chǔ)上研究對象進(jìn)一步的擴(kuò)充，引進(jìn)了許多新的概念以及與通常很不相同的量，比如最基本的有集合、向量和向量空間等。這些量具有和數(shù)相類似的運(yùn)算的特點(diǎn)，不過研究的方法和運(yùn)算的方法都更加繁復(fù)。集合是具有某種屬性的事物的全體；向量是除了具有數(shù)值還同時(shí)具有方向的量;向量空間也叫線性空間，是山許多向量組成的并且符合某些特定運(yùn)算的規(guī)則的集合。向量空間中的運(yùn)算對象已經(jīng)不只是數(shù)，而是向量了，其運(yùn)算性質(zhì)也由很大的不同了。高等代數(shù)發(fā)展簡史代數(shù)學(xué)的歷史告訴我們，在研究高次方程的求解問題上,許多數(shù)學(xué)家走過了一段頗不平坦的路途,付出了艱辛的勞動(dòng)。人們很早就已經(jīng)知道了一元一次和一元二次方程的求解方法。關(guān)于三次方程，我國在公元七世紀(jì)，也已經(jīng)得到了一般的近似解法，這在唐朝數(shù)學(xué)家王孝通所編的《緝古算經(jīng)》就有敘述。到了十三世紀(jì)，宋代數(shù)學(xué)家秦九韶再他所著的《數(shù)書九章》這部書的“正負(fù)開方術(shù)”里，充分研究了數(shù)字高次方程的求正根法，也就是說，秦九韶那時(shí)候以得到了高次方程的一般解法。在西方，直到十六世紀(jì)初的文藝復(fù)興時(shí)期，才由有意大利的數(shù)學(xué)家發(fā)現(xiàn)一元三次方程解的公式一一卡當(dāng)公式。在數(shù)學(xué)史上，相傳這個(gè)公式是意大利數(shù)學(xué)家塔塔里亞首先得到的，后來被米蘭地區(qū)的數(shù)學(xué)家卡爾達(dá)諾(150ri576)騙到了這個(gè)三次方程的解的公式,并發(fā)表在自己的著作里。所以現(xiàn)在人們還是叫這個(gè)公式為卡爾達(dá)諾公式(或稱卡當(dāng)公式)，其實(shí)，它應(yīng)該叫塔塔里亞公式。三次方程被解出來后，一般的四次方程很快就被意大利的費(fèi)拉里(1522~1560)解出。這就很自然的促使數(shù)學(xué)家們繼續(xù)努力尋求五次及五次以上的高次方程的解法。遺憾的是這個(gè)問題雖然耗費(fèi)了許多數(shù)學(xué)家的時(shí)間和精力，但一直持續(xù)了長達(dá)三個(gè)多世紀(jì),都沒有解決。到了十九世紀(jì)初，挪威的一位青年數(shù)學(xué)家阿貝爾(1802?1829)證明了五次或五次以上的方程不可能有代數(shù)解。既這些方程的根不能用方程的系數(shù)通過加、減、乘、除、乘方、開方這些代數(shù)運(yùn)算表示出來。阿貝爾的這個(gè)證明不但比較難，而且也沒有回答每一個(gè)具體的方程是否可以用代數(shù)方法求解的問題。后來，五次或五次以上的方程不可能有代數(shù)解的問題，山法國的一位青年數(shù)學(xué)家伽羅華徹底解決了。伽羅華20歲的時(shí)候，因?yàn)榉e極參加法國資產(chǎn)階級革命運(yùn)動(dòng)，曾兩次被捕入獄,1832年4月，他出獄不久，便在一次私人決斗中死去，年僅21歲。伽羅華在臨死前預(yù)料自己難以擺脫死亡的命運(yùn)，所以曾連夜給朋友寫信，倉促地把自己生平的數(shù)學(xué)研究心得扼要寫出，并附以論文手稿。他在給朋友舍瓦利葉的信中說：“我在分析方面做出了一些新發(fā)現(xiàn)。有些是關(guān)于方程論的;有些是關(guān)于整函數(shù)的……。公開請求雅可比或高斯，不是對這些定理的正確性而是對這些定理的重要性發(fā)表意見。我希望將來有人發(fā)現(xiàn)消除所有這些混亂對它們是有益的?！辟ち_華死后，按照他的遺愿，舍瓦利葉把他的信發(fā)表在《白科評論》中。他的論文手稿過了14年，才由劉維爾(1809?1882)編輯出版了他的部分文章，并向數(shù)學(xué)界推薦。隨著時(shí)間的推移，伽羅華的研究成果的重要意義愈來愈為人們所認(rèn)識。伽羅華雖然十分年輕，但是他在數(shù)學(xué)史上做出的貢獻(xiàn)，不僅是解決了兒個(gè)世紀(jì)以來一直沒有解決的高次方程的代數(shù)解的問題，更重要的是他在解決這個(gè)問題中提出了"群”的概念，并由此發(fā)展了一整套關(guān)于群和域的理論，開辟了代數(shù)學(xué)的一個(gè)嶄新的天地，直接影響了代數(shù)學(xué)研究方法的變革。從此，代數(shù)學(xué)不再以方程理論為中心內(nèi)容,而轉(zhuǎn)向?qū)Υ鷶?shù)結(jié)構(gòu)性質(zhì)的研究，促進(jìn)了代數(shù)學(xué)的進(jìn)一步的發(fā)展。在數(shù)學(xué)大師們的經(jīng)典著作中，伽羅華的論文是最薄的,但他的數(shù)學(xué)思想?yún)s是光輝奪LI的。高等代數(shù)的基本內(nèi)容代數(shù)學(xué)從高等代數(shù)總的問題出發(fā)，乂發(fā)展成為包括許多獨(dú)立分支的一個(gè)大的數(shù)學(xué)科H,比如：多項(xiàng)式代數(shù)、線性代數(shù)等。代數(shù)學(xué)研究的對象，也已不僅是數(shù),還有矩陣、向量、向量空間的變換等,對于這些對象，都可以進(jìn)行運(yùn)算。雖然也叫做加法或乘法，但是關(guān)于數(shù)的基本運(yùn)算定律,有時(shí)不再保持有效。因此代數(shù)學(xué)的內(nèi)容可以概括為研究帶有運(yùn)算的一些集合，在數(shù)學(xué)中把這樣的一些集合叫做代數(shù)系統(tǒng)。比如群、環(huán)、域等。多項(xiàng)式是一類最常見、最簡單的函數(shù)，它的應(yīng)用非常廣泛。多項(xiàng)式理論是以代數(shù)方程的根的計(jì)算和分布作為中心問題的，也叫做方程論。研究多項(xiàng)式理論,主要在于探討代數(shù)方程的性質(zhì)，從而尋找簡易的解方程的方法。多項(xiàng)式代數(shù)所研究的內(nèi)容，包括整除性理論、最大公因式、重因式等。這些大體上和中學(xué)代數(shù)里的內(nèi)容相同。多項(xiàng)式的整除性質(zhì)對于解代數(shù)方程是很有用的。解代數(shù)方程無非就是求對應(yīng)多項(xiàng)式的零點(diǎn)，零點(diǎn)不存在的時(shí)候，所對應(yīng)的代數(shù)方程就沒有解。我們知道一次方程叫做線性方程，討論線性方程的代數(shù)就叫做線性代數(shù)。在線性代數(shù)中最重要的內(nèi)容就是行列式和矩陣。行列式的概念最早是山十七世紀(jì)日本數(shù)學(xué)家關(guān)孝和提出來的，他在1683年寫了一部叫做《解伏題之法》的著作，標(biāo)題的意思是“解行列式問題的方法”，書里對行列式的概念和它的展開已經(jīng)有了清楚的敘述。歐洲笫一個(gè)提出行列式概念的是德國的數(shù)學(xué)家萊布尼茨。德國數(shù)學(xué)家雅可比于1841年總結(jié)并提出了行列式的系統(tǒng)理論。行列式有一定的計(jì)?算規(guī)則，利用行列式可以把一個(gè)線性方程組的解表示成公式，因此行列式是解線性方程組的工具。行列式可以把一個(gè)線性方程組的解表示成公式,也就是說行列式代表著一個(gè)數(shù)。因?yàn)樾辛惺揭笮袛?shù)等于列數(shù)，排成的表總是正方形的,通過對它的研究乂發(fā)現(xiàn)了矩陣的理論。矩陣也是由數(shù)排成行和列的數(shù)表，可以行數(shù)和烈數(shù)相等也可以不等。矩陣和行列式是兩個(gè)完全不同的概念,行列式代表著一個(gè)數(shù)，而矩陣僅僅是一些數(shù)的有順序的擺法。利用矩陣這個(gè)工具，可以把線性方程組中的系數(shù)組成向量空間中的向量;這樣對于一個(gè)多元線性方程組的解的情況，以及不同解之間的關(guān)系等等一系列理論上的問題，就都可以得到徹底的解決。矩陣的應(yīng)用是多方面的，不僅在數(shù)學(xué)領(lǐng)域里,而且在力學(xué)、物理、科技等方面都十分廣泛的應(yīng)用。代數(shù)學(xué)研究的對象，不僅是數(shù)，也可能是矩陣、向量、向量空間的變換等，對于這些對象，都可以進(jìn)行運(yùn)算，雖然也叫做加法或乘法,但是關(guān)于數(shù)的基本運(yùn)算定律，有時(shí)不再保持有效。因此代數(shù)學(xué)的內(nèi)容可以概括稱為帶有運(yùn)算的一些集合，在數(shù)學(xué)中把這樣的一些集合,叫做代數(shù)系統(tǒng)。比較重要的代數(shù)系統(tǒng)有群論、環(huán)論、域論。群論是研究數(shù)學(xué)和物理現(xiàn)象的對稱性規(guī)律的有力工具。現(xiàn)在群的概念已成為現(xiàn)代數(shù)學(xué)中最重要的，具有概括性的一個(gè)數(shù)學(xué)的概念，廣泛應(yīng)用于其他部門。高等代數(shù)與其他學(xué)科的關(guān)系代數(shù)學(xué)、兒何學(xué)、分析數(shù)學(xué)是數(shù)學(xué)的三大基礎(chǔ)學(xué)科，數(shù)學(xué)的各個(gè)分支的發(fā)生和發(fā)展，基本上都是圍繞著這三大學(xué)科進(jìn)行的。那么代數(shù)學(xué)與另兩門學(xué)科的區(qū)別在哪兒呢？首先,代數(shù)運(yùn)算是有限次的，而且缺乏連續(xù)性的概念，也就是說,代數(shù)學(xué)主要是關(guān)于離散性的。盡管在現(xiàn)實(shí)中連續(xù)性和不連續(xù)性是辯證的統(tǒng)一的，但是為了認(rèn)識現(xiàn)實(shí)，有時(shí)候需要把它分成兒個(gè)部分,然后分別地研究認(rèn)識，在綜合起來，就得到對現(xiàn)實(shí)的總的認(rèn)識。這是我們認(rèn)識事物的簡單但是科學(xué)的重要手段,也是代數(shù)學(xué)的基本思想和方法。代數(shù)學(xué)注意到離散關(guān)系，并不能說明這時(shí)它的缺點(diǎn)，時(shí)間已經(jīng)多次、多方位的證明了代數(shù)學(xué)的這一特點(diǎn)是有效的。其次,代數(shù)學(xué)除了對物理、化學(xué)等科學(xué)有直接的實(shí)踐意義外，就數(shù)學(xué)本身來說，代數(shù)學(xué)也占有重要的地位。代數(shù)學(xué)中發(fā)生的許多新的思想和概念，大大地豐富了數(shù)學(xué)的許多分支，成為眾多學(xué)科的共同基礎(chǔ)。初等代數(shù)從最簡單的一元一次方程開始，一方面進(jìn)而討論二元及三元的一次方程組，另一方面研究二次以上及可以轉(zhuǎn)化為二次的方程組。沿著這兩個(gè)方向繼續(xù)發(fā)展,代數(shù)在討論任意多個(gè)未知數(shù)的一次方程組，也叫線型方程組的同時(shí)還研究次數(shù)更高的一元方程組。發(fā)展到這個(gè)階段，就叫做高等代數(shù)。高等代數(shù)是代數(shù)學(xué)發(fā)展到高級階段的總稱，它包括許多分支?，F(xiàn)在大學(xué)里開設(shè)的高等代數(shù),一般包括兩部分:線性代數(shù)初步、多項(xiàng)式代數(shù)。高等代數(shù)在初等代數(shù)的基礎(chǔ)上研究對象進(jìn)一步的擴(kuò)充，引進(jìn)了許多新的概念以及與通常很不相同的量，比如最基本的有集合、向量和向量空間等。這些量具有和數(shù)相類似的運(yùn)算的特點(diǎn)，不過研究的方法和運(yùn)算的方法都更加繁復(fù)。集合是具有某種屬性的事物的全體；向量是除了具有數(shù)值還同時(shí)具有方向的量;向量空間也叫線性空間，是山許多向量組成的并且符合某些特定運(yùn)算的規(guī)則的集合。向量空間中的運(yùn)算對象已經(jīng)不只是數(shù)，而是向量了，其運(yùn)算性質(zhì)也由很大的不同了。高等代數(shù)發(fā)展簡史代數(shù)學(xué)的歷史告訴我們，在研究高次方程的求解問題上,許多數(shù)學(xué)家走過了一段頗不平坦的路途,付出了艱辛的勞動(dòng)。人們很早就已經(jīng)知道了一元一次和一元二次方程的求解方法。關(guān)于三次方程，我國在公元七世紀(jì)，也已經(jīng)得到了一般的近似解法，這在唐朝數(shù)學(xué)家王孝通所編的《緝古算經(jīng)》就有敘述。到了十三世紀(jì)，宋代數(shù)學(xué)家秦九韶再他所著的《數(shù)書九章》這部書的“正負(fù)開方術(shù)”里，充分研究了數(shù)字高次方程的求正根法，也就是說，秦九韶那時(shí)候以得到了高次方程的一般解法。在西方，直到十六世紀(jì)初的文藝復(fù)興時(shí)期，才山有意大利的數(shù)學(xué)家發(fā)現(xiàn)一元三次方程解的公式一一卡當(dāng)公式。在數(shù)學(xué)史上，相傳這個(gè)公式是意大利數(shù)學(xué)家塔塔里亞首先得到的，后來被米蘭地區(qū)的數(shù)學(xué)家卡爾達(dá)諾(150rio76)騙到了這個(gè)三次方程的解的公式,并發(fā)表在自己的著作里。所以現(xiàn)在人們還是叫這個(gè)公式為卡爾達(dá)諾公式(或稱卡當(dāng)公式)，其實(shí)，它應(yīng)該叫塔塔里亞公式。三次方程被解出來后，一般的四次方程很快就被意大利的費(fèi)拉里(1522~1560)解出。這就很自然的促使數(shù)學(xué)家們繼續(xù)努力尋求五次及五次以上的高次方程的解法。遺憾的是這個(gè)問題雖然耗費(fèi)了許多數(shù)學(xué)家的時(shí)間和精力，但一直持續(xù)了長達(dá)三個(gè)多世紀(jì),都沒有解決。到了十九世紀(jì)初，挪威的一位青年數(shù)學(xué)家阿貝爾(1802?1829)證明了五次或五次以上的方程不可能有代數(shù)解。既這些方程的根不能用方程的系數(shù)通過加、減、乘、除、乘方、開方這些代數(shù)運(yùn)算表示出來。阿貝爾的這個(gè)證明不但比較難，而且也沒有回答每一個(gè)具體的方程是否可以用代數(shù)方法求解的問題。后來，五次或五次以上的方程不可能有代數(shù)解的問題，山法國的一位青年數(shù)學(xué)家伽羅華徹底解決了。伽羅華20歲的時(shí)候，因?yàn)榉e極參加法國資產(chǎn)階級革命運(yùn)動(dòng)，曾兩次被捕入獄,1832年4月，他出獄不久，便在一次私人決斗中死去，年僅21歲。伽羅華在臨死前預(yù)料自己難以擺脫死亡的命運(yùn)，所以曾連夜給朋友寫信，倉促地把自己生平的數(shù)學(xué)研究心得扼要寫出，并附以論文手稿。他在給朋友舍瓦利葉的信中說：“我在分析方面做出了一些新發(fā)現(xiàn)。有些是關(guān)于方程論的;有些是關(guān)于整函數(shù)的……。公開請求雅可比或高斯，不是對這些定理的正確性而是對這些定理的重要性發(fā)表意見。我希望將來有人發(fā)現(xiàn)消除所有這些混亂對它們是有益的?！辟ち_華死后，按照他的遺愿，舍瓦利葉把他的信發(fā)表在《白科評論》中。他的論文手稿過了14年，才山劉維爾(180曠1882)編輯出版了他的部分文章，并向數(shù)學(xué)界推薦。隨著時(shí)間的推移，伽羅華的研究成果的重要意義愈來愈為人們所認(rèn)識。伽羅華雖然十分年輕，但是他在數(shù)學(xué)史上做出的貢獻(xiàn)，不僅是解決了兒個(gè)世紀(jì)以來一直沒有解決的高次方程的代數(shù)解的問題，更重要的是他在解決這個(gè)問題中提出了"群”的概念，并由此發(fā)展了一整套關(guān)于群和域的理論，開辟了代數(shù)學(xué)的一個(gè)嶄新的天地，直接影響了代數(shù)學(xué)研究方法的變革。從此，代數(shù)學(xué)不再以方程理論為中心內(nèi)容,而轉(zhuǎn)向?qū)Υ鷶?shù)結(jié)構(gòu)性質(zhì)的研究，促進(jìn)了代數(shù)學(xué)的進(jìn)一步的發(fā)展。在數(shù)學(xué)大師們的經(jīng)典著作中，伽羅華的論文是最薄的,但他的數(shù)學(xué)思想?yún)s是光輝奪目的。高等代數(shù)的基本內(nèi)容代數(shù)學(xué)從高等代數(shù)總的問題出發(fā)，乂發(fā)展成為包括許多獨(dú)立分支的一個(gè)大的數(shù)學(xué)科LI,比如：多項(xiàng)式代數(shù)、線性代數(shù)等。代數(shù)學(xué)研究的對象，也已不僅是數(shù),還有矩陣、向量、向量空間的變換等,對于這些對象，都可以進(jìn)行運(yùn)算。雖然也叫做加法或乘法，但是關(guān)于數(shù)的基本運(yùn)算定律,有時(shí)不再保持有效。因此代數(shù)學(xué)的內(nèi)容可以概括為研究帶有運(yùn)算的一些集合，在數(shù)學(xué)中把這樣的一些集合叫做代數(shù)系統(tǒng)。比如群、環(huán)、域等。多項(xiàng)式是一類最常見、最簡單的函數(shù)，它的應(yīng)用非常廣泛。多項(xiàng)式理論是以代數(shù)方程的根的計(jì)算和分布作為中心問題的，也叫做方程論。研究多項(xiàng)式理論,主要在于探討代數(shù)方程的性質(zhì)，從而尋找簡易的解方程的方法。多項(xiàng)式代數(shù)所研究的內(nèi)容，包括整除性理論、最大公因式、重因式等。這些大體上和中學(xué)代數(shù)里的內(nèi)容相同。多項(xiàng)式的整除性質(zhì)對于解代數(shù)方程是很有用的。解代數(shù)方程無非就是求對應(yīng)多項(xiàng)式的零點(diǎn)，零點(diǎn)不存在的時(shí)候，所對應(yīng)的代數(shù)方程就沒有解。我們知道一次方程叫做線性方程，討論線性方程的代數(shù)就叫做線性代數(shù)。在線性代數(shù)中最重要的內(nèi)容就是行列式和矩陣。行列式的概念最早是由十七世紀(jì)日本數(shù)學(xué)家關(guān)孝和提出來的，他在1683年寫了一部叫做《解伏題之法》的著作，標(biāo)題的意思是“解行列式問題的方法”，書里對行列式的概念和它的展開已經(jīng)有了清楚的敘述。歐洲第一個(gè)提出行列式概念的是德國的數(shù)學(xué)家萊布尼茨。德國數(shù)學(xué)家雅可比于1841年總結(jié)并提出了行列式的系統(tǒng)理論。行列式有一定的計(jì)算規(guī)則，利用行列式可以把一個(gè)線性方程組的解表示成公式,因此行列式是解線性方程組的工具。行列式可以把一個(gè)線性方程組的解表示成公式,也就是說行列式代表著一個(gè)數(shù)。因?yàn)樾辛惺揭笮袛?shù)等于列數(shù)，排成的表總是正方形的，通過對它的研究乂發(fā)現(xiàn)了矩陣的理論。矩陣也是山數(shù)排成行和列的數(shù)表，可以行數(shù)和烈數(shù)相等也可以不等。矩陣和行列式是兩個(gè)完全不同的概念,行列式代表著一個(gè)數(shù)，而矩陣僅僅是一些數(shù)的有順序的擺法。利用矩陣這個(gè)工具，可以把線性方程組中的系數(shù)組成向量空間中的向量;這樣對于一個(gè)多元線性方程組的解的情況，以及不同解之間的關(guān)系等等一系列理論上的問題，就都可以