Тpи кризиса в pазвитии математики

скачать (266.5 kb.)

  1   2   3   4   5   6


РЕЦЕНЗИЯ

на дипломную работу студента V курса
физико-математического факультета АГПИ


Большакова А. А. на тему:
“Три кризиса в развитии математики”



Развитие математики не однажды приводило в прошлом к необходимости осмысления и перестройки её основ. Дипломная работа Большакова А. А. посвящена обзору трех периодов интенсивных поисков путей преодоления накопившихся внутренних противоречий: античный период, период обоснования анализа и теоретико-множественный период.

В работе приводится много интересных исторических сведений. Показаны непростые пути формирования некоторых основных математических понятий.

Автор показывает глубокое проникновение в тему и хорошее владение материалом. Дипломная работа Большакова А. А. заслуживает высокой оценки.
Заведующий кафедрой

математического анализа,

кандидат физико-математических
наук

Захаров С. А.

Министерство образования Российской Федерации

Астраханский педагогический институт им. С. М. Кирова

Три кризиса
в развитии математики


ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

студента физико-математического
факультета
Большакова Александра Анатольевича


Научный руководитель
Ованесов Н. Г.

Астрахань  96

Оглавление

Введение 5

I. Способы обоснования математики в
древней Греции от Пифагора до Евклида. 6


1. Математика пифагорейцев 6

2. Проблема бесконечности в
древнегреческой философии и математике 10


3. Три знаменитых задачи древности 12

4. Преодоление кризиса основ
древнегреческой математики 13


II. Способы обоснования математики в
XVIII и в первой половине XIX века 15


1. Особенности способов обоснования
математики в конце XVII и в XVIII веке 15


2. Разработка способов обоснования
математики в последней четверти XVIII
и первой половине XIX века 24


36

III. Способы обоснования математики в последней четверти XIX века и начала XX века 37

1. Теория множеств. Основные понятия
учения о множествах Г. Кантора 37


2. Трудности построения теории множеств.
Критика концепции Г. Кантора 38


3. Парадоксы (антиномии)
теории множеств 42


4. Аксиоматические построения
теории множеств по Цермело 44


5. Проблема существования в математике 48

Список литературы. 51

Введение


Создание новых и дальнейшее развитие существующих математических теорий связано обычно с уточнением (обобще­нием) их исходных основных понятий и посылок и основанных на них методов. Математики нередко встречались с трудностями, преодолеть которые им удавалось только после продолжительных поисков. Эти трудности роста математики — трудности её обоснования: они были, есть и будут в дальнейшем.

Трудности обоснования математики играют наиболее значительную роль в развитии математики тогда, когда возникает необходимость в коренной переработке основ и методологии всех (или достаточно большого числа) математических теорий. В этих случаях говорят о кризисе основ математики. Известны три таких кризиса.

Впервые кризис основ наук возник в математике в древней Греции, в начале её формирования как научной системы. Второй имел место в конце XVII и в XVIII веке. Третий возник в конце XIX века, он не преодолен и в наше время и оказывает влияние на развитие современной математики.

Мы рассмотрим сущность этих кризисов математики, имея в виду преимущественно подтверждение выводов, сделанных ранее о закономерностях развития математики как теории.

I. Способы обоснования математики в
древней Греции от Пифагора до Евклида.

1. Математика пифагорейцев


Математика как теория получила развитие в школе Пифагора (571–479 гг. до н. э.).

Главной заслугой пифагорейцев в области науки является существенное развитие математики как по содержанию, так и по форме. По содержанию — открытие новых математических фактов. По форме — построение геометрии и арифметики как теоретических, доказательных наук, изучающих свойства отвлеченных понятий о числах и геометрических формах.

Дедуктивное построение геометрии явилось мощным стимулом её дальнейшего роста.

Пифагорейцы развили и обосновали планиметрию прямоли­нейных фигур: учение о параллельных линиях, треугольниках, четырехугольниках, правильных многоугольниках. Получила развитие элементарная теория окружности и круга. Наличие у пифагорейцев учения о паралельных линиях говорит о том, что они владели методом доказательства от противного и впервые доказали теорему о сумме углов треугольника. Вершиной достижений пифагорейцев в планиметрии является доказательство теоремы Пифагора. Последняя за много столетий раньше была сформулирована вавилонскими, китайскими и индийскими учеными, однако её доказательство им не было известно.

Успехи пифагорейцев в стереометрии были значительными. Они занимались изучением свойств шара, открыли построение четырех правильных многоугольников — тетраэдра, куба, октаэдра и додекаэдра (икосаэдр исследовал впоследствии Геэтет).

Однако они не смогли обосновать утверждения, относящиеся к объемам тел (пирамиды, конуса, цилиндра и шара), хотя, конечно, эти утверждения были установлены эмпирически много веков раньше. Не знали пифагорейцы и отношения поверхности шара к большому кругу. В области арифметики пифагорейцы изучали свойства четных и нечетных, простых и составных натуральных чисел, искали совершенные числа, т. е. такие, которые равны сумме всех своих делителей (например, 6=1+2+3; 28=1+2+4+7+14). По видимому, они установили, что если число 2п–1 является простым, то число 2п–1(2п–1) — совершенное. Пифагорейцы знали также дробные числа и в этой связи разработали теорию арифметической и геометрической пропорций. Они владели понятиями среднего арифметического, среднего геометричес­кого и среднего гармонического.

Как ни велики заслуги пифагорейцев в развитии содержания и систематизации геометрии и арифметики, однако все они не могут сравниться со сделанным ими же открытием несоизмеримых величин. Это открытие явилось поворотным пунктом в истории античной математики.

По поводу этого открытия Аристотель говорил, что Пифагор показал, что если бы диагональ квадрата была бы соизмерима с его стороной, то четное равнялось бы нечетному.


Рис. 1
Это замечание Аристотеля ясно показывает, что при доказательстве несоизмеримости диагонали квадрата с его стороной Пифагор использовал метод от противного (рис. 1).

Пусть, действительно, диагональ АВ соизмерима со стороной АС квадрата АСВД.

Тогда , где р и q — натуральные числа. Дробь можно считать несократимой (иначе её можно было бы сократить); значит, р или q будет числом нечетным.

Примем АС=1. По теореме Пифагора должно быть:

;

Значит

,

т. е. р2 делится нацело на 2; следовательно и р также делится нацело на 2:

р=2р1,

где р1 — некоторое натуральное число.

Аналогично получаем:

q=2q1,

где q1 также некоторое натуральное число.

Итак, р и q — оба четные числа. Поскольку р или q — число нечетное, выходит, что четное число равно нечетному числу. В конце V века до н. э. Феодор из Кирены установил, что несоизмеримость диагонали квадрата с его стороной не является исключением. Он показал, что стороны квадратов, площади которых равны 3, 5, 6, …, 17 несоизмеримы со стороной единичного квадрата. Пифагор учил, что сущность всех вещей есть число; число — сами вещи; гармония чисел — гармония самих вещей. Аристотель говорил, что у пифагорейцев числа принимались за начало и в качестве материи и в качестве [выражения для] их состояния и свойств.

Открытие несоизмеримых величин сначала “вызвало удивление” (Аристотель). Это естественно: до открытия Пифагора древнегреческие математики считали, что любые два отрезка имеют общую меру, хотя, может быть, и очень малую. Когда, однако, пифагорейцы убедились, что доказательство существо­вания несоизмеримых величин безупречно, они поняли, что их философия оказалась в затруднительном положении.

Пифагорейцы знали только положительные целые и дробные числа. Следуя своей философской установке, они, по сути дела, считали, что каждая вещь может быть охарактеризована положительным целым или дробным числом, которое “выражает сущность” этой вещи. На деле это означало, что геометрия строилась на базе арифметики. Открытие несоизмеримых отрезков знаменовало поэтому начало кризиса пифагорейской философии и методологических основ развиваемой ими системы математики. После обнаружения существования несоизмеримых величин перед пифагорейцами открылись две возможности. Можно было попытаться расширить понятие числа за счет присоединения к рациональным числам чисел иррациональных, охарактеризовать несоизмеримые величины числами иной природы и таким образом восстановить силу философского принципа “все есть число”.

Однако, этот путь столь естественный и простой с современной точки зрения, для пифагорейцев был закрыт. В этом случае надо было построить достаточно строгую арифметическую теорию действительных чисел, что при уровне пифагорейской математики было делом невыполнимым. Поэтому надо было идти по другому пути — по пути определенного пересмотра исходных принципов, например принять, что геометрические объекты являются величинами более общей природы, чем дробные и целые числа, и пытаться строить всю математику не на арифметической, а на геометрической основе. Именно этот второй путь и избрали пифагорейцы, а вслед за ними большинство древнегреческих математиков, вплоть до Архимеда и Аполлония.
  1   2   3   4   5   6



Рефераты Практические задания Лекции
Учебный контент

© ref.rushkolnik.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации