非線性方程

非線性方程

非線性方程,就是因變數與自變數之間的關係不是線性的關係,這類方程很多,例如平方關係、對數關係、指數關係、三角函式關係等等。求解此類方程往往很難得到精確解,經常需要求近似解問題。相應的求近似解的方法也逐漸得到大家的重視。

編輯本段分類

這些方程可分為兩類,一種是多項式方程,一種是非多項式方程。

發展史

十一世紀前

1086~1093年,中國宋朝的沈括在《夢溪筆談》中提出“隙積術”和“會圓術”,開始高階等差級數的研究。

十一世紀

十一世紀,阿拉伯的阿爾·卡爾希第一次解出了二次方程的根。

十一世紀,阿拉伯的卡牙姆完成了一部系統研究三次方程的書《代數學》。

十一世紀,埃及的阿爾·海賽姆解決了“海賽姆”問題,即要在圓的平面上兩點作兩條線相交於圓周上一點,並與在該點的法線成等角。

非線性方程書籍非線性方程書籍

十一世紀中葉,中國宋朝的賈憲在《黃帝九章算術細草》中

,創造了開任意高次冪的“增乘開方法”,並列出了二項式定理係數表,這是現代“組合數學”的早期發現。後人所稱的“楊輝三角”即指此法。

十三世紀

十三世紀,印度的拜斯迦羅著《立刺瓦提》一書,這是東方算術和計算方面的重要著作。

1202年,義大利的裴波那契發表《計算之書》,把印度—阿拉伯記數法介紹到西方。

1220年,義大利的裴波那契發表《幾何學實習》一書,介紹了許多阿拉伯資料中沒有的示例。

1247年,中國宋朝的秦九韶著《數書九章》共十八卷,推廣了“增乘開方法”。書中提出的聯立一次同餘式的解法,比西方早五百七十餘年。

1248年,中國宋朝的李治著《測圓海鏡》十二卷,這是第一部系統論述“天元術”的著作。

1261年,中國宋朝的楊輝著《詳解九章算法》,用“垛積術”求出幾類高階等差級數之和。

1274年,中國宋朝的楊輝發表《乘除通變本末》,敘述“九歸”捷法,介紹了籌算乘除的各種運算法。

1280年,元朝《授時曆》用招差法編制日月的方位表(中國 王恂、郭守敬等)。

十四世紀中葉前,中國開始套用珠算盤。

十四世紀

1303年,中國元朝的朱世傑著《四元玉鑒》三卷,把“天元術”推廣為“四元術”。

十五世紀

1464年,德國的約·米勒在《論各種三角形》(1533年出版)中,系統地總結了三角學。

1494年,義大利的帕奇歐里發表《算術集成》,反映了當時所知道的關於算術、代數和三角學的知識。

十六世紀

1545年,義大利的卡爾達諾、費爾諾在《大法》中發表了求三次方程一般代數解的公式。

1550~1572年,義大利的邦別利出版《代數學》,其中引入了虛數,完全解決了三次方程的代數解問題。

1591年左右,德國的韋達在《美妙的代數》中首次使用字母表示數字係數的一般符號,推進了代數問題的一般討論。

1596~1613年,德國的奧脫、皮提斯庫斯完成了六個三角函式的每間隔10秒的十五位小數表。

十七世紀

1614年,英國的耐普爾制定了對數。

1615年,德國的開卜勒發表《酒桶的立體幾何學》,研究了圓錐曲線鏇轉體的體積。

1635年,義大利的卡瓦列利發表《不可分連續量的幾何學》,書中避免無窮小量,用不可分量制定了一種簡單形式的微積分。

1637年,法國的笛卡爾出版《幾何學》,提出了解析幾何,把變數引進數學,成為“數學中的轉折點”。

1638年,法國的費爾瑪開始用微分法求極大、極小問題。

1638年,義大利的伽里略發表《關於兩種新科學的數學證明的論說》,研究距離、速度和加速度之間的關係,提出了無窮集合的概念,這本書被認為是伽里略重要的科學成就。

1639年,法國的迪沙格發表了《企圖研究圓錐和平面的相交所發生的事的草案》,這是近世射影幾何學的早期工作。

1641年,法國的帕斯卡發現關於圓錐內接六邊形的“帕斯卡定理”。

1649年,法國的帕斯卡製成帕斯卡計算器,它是近代計算機的先驅。

1654年,法國的帕斯卡、費爾瑪研究了機率論的基礎。

1655年,英國的瓦里斯出版《無窮算術》一書,第一次把代數學擴展到分析學。

1657年,荷蘭的惠更斯發表了關於機率論的早期論文《論機會遊戲的演算》。

1658年,法國的帕斯卡出版《擺線通論》,對“擺線”進行了充分的研究。

1665~1676年,牛頓(1665~1666年)先於萊布尼茨(1673~1676年)制定了微積分,萊布尼茨(1684~1686年)早於牛頓(1704~1736年)發表了微積分。

1669年,英國的牛頓、雷夫遜發明解非線性方程的牛頓—雷夫遜方法。

1670年,法國的費爾瑪提出“費爾瑪大定理”。

1673年,荷蘭的惠更斯發表了《擺動的時鐘》,其中研究了平面曲線的漸屈線和漸伸線。

1684年,德國的萊布尼茨發表了關於微分法的著作《關於極大極小以及切線的新方法》。

1686年,德國的萊布尼茨發表了關於積分法的著作。

1691年,瑞士的約·貝努利出版《微分學初步》,這促進了微積分在物理學和力學上的套用及研究。

1696年,法國的洛比達發明求不定式極限的“洛比達法則”。

1697年,瑞士的約·貝努利解決了一些變分問題,發現最速下降線和測地線。

十八世紀

1704年,英國的牛頓發表《三次曲線枚舉》《利用無窮級數求曲線的面積和長度》《流數法》。

1711年,英國的牛頓發表《使用級數、流數等等的分析》。

1713年,瑞士的雅·貝努利出版了機率論的第一本著作《猜度術》。

1715年,英國的布·泰勒發表《增量方法及其他》。

1731年,法國的克雷洛出版《關於雙重曲率的曲線的研究》,這是研究空間解析幾何和微分幾何的最初嘗試。

1733年,英國的德·勒哈佛爾發現正態機率曲線。

1734年,英國的貝克萊發表《分析學者》,副標題是《致不信神的數學家》,攻擊牛頓的《流數法》,引起所謂第二次數學危機。

1736年,英國的牛頓發表《流數法和無窮級數》。

1736年,瑞士的歐拉出版《力學、或解析地敘述運動的理論》,這是用分析方法發展牛頓的質點動力學的第一本著作。

1742年,英國的麥克勞林引進了函式的冪級數展開法。

1744年,瑞士的歐拉導出了變分法的歐拉方程,發現某些極小曲面。

1747年,法國的達朗貝爾等由弦振動的研究而開創偏微分方程論。

1748年,瑞士的歐拉出版了系統研究分析數學的《無窮分析概要》,這是歐拉的主要著作之一。

1755~1774年,瑞士的歐拉出版了《微分學》和《積分學》三卷。書中包括微分方程論和一些特殊的函式。

1760~1761年,法國的拉格朗日系統地研究了變分法及其在力學上的套用。

1767年,法國的拉格朗日發現分離代數方程實根的方法和求其近似值的方法。

1770~1771年,法國的拉格朗日把置換群用於代數方程式求解,這是群論的開始。

1772年,法國的拉格朗日給出三體問題最初的特解。

1788年,法國的拉格朗日出版了《解析力學》,把新發展的解析法套用於質點、剛體力學。

1794年,法國的勒讓德出版流傳很廣的初等幾何學課本《幾何學概要》。

1794年,德國的高斯從研究測量誤差,提出最小二乘法,於1809年發表。

1797年,法國的拉格朗日發表《解析函式論》,不用極限的概念而用代數方法建立微分學。

1799年,法國的蒙日創立畫法幾何學,在工程技術中套用頗多。

1799年,德國的高斯證明了代數學的一個基本定理:實係數代數方程必有根。

編輯本段求解

如何求解第一類多項式方程,現在已經有了比較成熟的理論和方法。現在比較常用的一種數值方法是疊代法,他能夠通過疊代次數的增加,而越來越接近方程的解。

至於如何求解第二類非多項式方程,是現在數學領域中的一個重點研究方向。一般來說,求解此類方程是採用隨機搜尋的辦法。

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