С чего началась математика
История развития математики
Зародилась математика в древнейшие времена. В те доисторические времена человек активно осваивал окружающий мир, накапливал фактический материала и преумножал жизненный опыт. Долгое время счет у древних людей был вещественным, то есть осуществлялся с помощью палочек, камней, пальцев и прочего. Постепенно к первобытному человеку пришло понимание того, что число можно отделить от его конкретного представителя. Древние люди сумели понять, что два яблока и два камня, несмотря на все их различия, имеют что-то общее, а именно занимают обе руки одного человека. Так постепенно сформировалось понятие о натуральных числах, а к концу VII V вв. до н. э. и другие основные постулаты математики.
Бурное развитие математической науки обусловлено потребностями хозяйственной жизни человека. Земледелие, ремесло, обмен, торговля, налоги, обеспечение продовольствием, создание армии, измерение площадей земельных владений, объемов сосудов и многое другое заставляло людей заниматься счетом и вычислением. Со временем накопленные знания были приведены в четкую систему, благодаря чему человек смог вычленить особые понятия, методы и способы решения трудных задач, которые впоследствии легли в основу современной математической науки.
Еще в глубокой древности задолго до наступления нашей эры были сформулированы три основных понятия математики: число, величина и геометрическая фигура. В процессе тщательного счета и упорядочивания убитых на охоте зверей, сделанных горшков в мастерской, собранного урожая, возникло понятие натурального числа, как количественного, так и порядкового. В результате сравнения масс и объемов разнообразных сосудов и предметов человек пришел к пониманию понятия величина. В следствие изучения форм изделий и предметов, зданий и земельных участков и т.д. люди сформировали понятие геометрической фигуры, являющейся частью геометрического (буквально означает — измерение земли) пространства, сформированные абстрактные понятия были введены в арифметические действия над натуральными числами. Спустя некоторое время была установлена связь между натуральными числами и величинами, в результате чего появились дробные числа. Они получались в случае, когда результат измерений не выражался натуральным числом. Постепенно путем наблюдений и простейших логических рассуждений, люди пришли к простым, но гениальным по своей сути формулам для вычисления геометрических величин — длин, площадей, объемов. Из этого следует, что в это время арифметика и геометрия считались частями одного целого.
Цифры – условные знаки для обозначения чисел.
Первые цифры появились у египтян и вавилонян. У ряда народов (древние греки, финикияне, евреи, сирийцы) цифрами служили буквы алфавита, аналогичная система применялась и в России до 16 в. В средние века в Европе пользовались системой римских цифр (I, II, III, IV, V, VI и т. д.), основанной на употреблении особых знаков для десятичных разрядов
I = 1, X = 10, С = 100, М = 1000 и их половин V = 5, L = 50, D = 500. Современные цифры (арабские) перенесены в Европу арабами в 13 в. (по-видимому, из Индии) и получили широкое распространение со 2-й пол. 15 в. В узком смысле слова цифрами называются знаки: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
Элементарная математика
С VI- XVIII веках до нашей эры длился полный уникальных открытий период в развитии математической науки. К этому времени математика становится самостоятельной наукой, с целым рядом своеобразных понятий и методов. Теперь начинается систематическое и логически последовательное посторенние основ математической науки.
Наиболее ценный вклад в становление математики внесли ученые Древней Греции. Главным достижением математической мысли того времени является становление и развитие понятия о доказательстве. В данный период развития цивилизации ученые стремились к четкому, последовательному и логическому построению своих мыслей. Древние греки строго выстраивали свои мысли и высказывания, в результате чего переход от одного смыслового звена к следующему не допускал места сомнениям, был неоспорим и заставлял всех принимать его без спора. Такой метод логических рассуждений получил название дедуктивного.
Дошедшие до нас тексты древнегреческого ученого Фалеса из Милета, позволяют считать его первым философом, который использовал в математике дедуктивный метод и доказательства. Именно Фалес доказал равенство углов при основании равнобедренного треугольника, равенство вертикальных углов, один из признаков равенства треугольников, равенство частей, на которые диаметр разбивает круг, и другие геометрические утверждения.
Метод логического доказательства математических утверждений Фалеса был всесторонне развит и усовершенствован учеными пифагорейцами в конце VI в. — середине V в. до н. э. Ученые пифагорейской школы доказали математическое утверждение, известное нам как теорема Пифагора.
Именно пифагорейцы предприняли первую попытку к сведению геометрии и алгебры к арифметике. По их мнению, «все есть число», при этом под словом «число» ученые пифагорейской школы подразумевали лишь натуральные числа. Эта предположение было опровергнуто самими же пифагорейцами. Новое открытие стало поворотным пунктом в развитии математической науки. Открытие заключалось в том, что пифагорейцы доказали несоизмеримость диагонали квадрата с его стороной. Доказательство, основанное на теореме Пифагора, обнаружило несостоятельность и бессмысленность попыток свести геометрию к натуральным числам. Проанализировав доказательство, были сформированы основные положения Теории чисел (четности и нечетности простых чисел, разложения чисел на простые множители, свойств взаимно простых чисел и т. д.)
Следующим этапом развития элементарной математики явилась попытка греческих ученых обосновать математику, оперируя геометрическими понятиями. С этого момента начинается развитие геометрической алгебры. Геометрический подход к алгебре сохранился и по сей день в некоторых терминах, к примеру, квадрат числа, куб числа, геометрическое среднее, геометрическая прогрессия и т. д.Вклад древнегреческих математиков трудно переоценить. Благодаря их трудам математическая наука продвинулась очень далеко. Именно древние греки классифицировали открыли все виды правильных многогранников, вывели основные формулы для определения объемов тел, изучили кривые линии — эллипс, гиперболу, параболу, спирали.
В становлении математики этого периода главную роль сыграла книга Евклида «Начала». Выдающийся труд представлял собой синтез и систематизацию основных достижений математической науки. Книга Евклида на протяжении многих веков служила главным источником знаний, была уникальным образцом строгого, логически стройного изложения математических доказательств. «Начала» подвели промежуточный итог в развитии математических идей.Элементарная математика Древней Греции не знала отрицательных чисел и нуля, иррациональных чисел и буквенного исчисления. Они появятся лишь в III веке нашей эры в трудах александрийского математика Диофанта.Теперь центр математической науки перемещается на Восток, в Индию и арабские страны, а также в Китай.В конце рассматриваемого периода были введены отрицательные числа и ноль, развита тригонометрия, создана новая область математики — алгебра, как буквенное исчисление. Таким образом, период элементарной математики завершается. Теперь направление математических исследований изменяется в сторону математических величин.
XVII — XVIII века— третий период развития математической науки. Начало века было ознаменовано выдающимися математическими исследованиями Рене Декарта. В своих трудах Декарт исправляет ошибочные представления античных математиков и вновь возвращает числу алгебраическое понимание взамен геометрического. К тому же Декарт показывает новый способ перевода геометрических предложений на алгебраический язык. Это осуществлялось с помощью системы координат, которая впоследствии стала носить имя своего создателя. Благодаря декартовой системе координат эффективность математических исследований становится на порядок выше. Таким образом, появилась аналитическая геометрия. Кроме того, именно Рене Декарту принадлежит заслуга введения нового математического понятия переменной величины.
Выдающимся достижением рассматриваемого периода в становлении математической науки явилось введение нового обобщенного понятия функции. Введенное в конце XVII в. немецким математиком и философом Г. В. Лейбницем, понятие функции воплотило в себе общефилософскую идею о всеобщей взаимосвязи явлений материального мира.
Понятия переменной и функции есть не что иное, как абстракции конкретных переменных величин таких, как координата, скорость, ускорение и тому подобные, и конкретных зависимостей между ними, к примеру, закон свободного падения. Результатом углубленного изучения общих свойств зависимостей между переменными величинами стало создание математического анализа. XVIII век по праву называют веком анализа в математике. Благодаря обмену идеями, происходившему в процессе взаимодействия, была сформирована математическая физика.
В области геометрии и механики конца XVII в. было также сделано немало важных открытий. Выдающийся английский физик и математик Исаак Ньютон создал основу дифференциального и интегрального исчисления. Это открытие Ньютон совершил одновременно с Г.В. Лейбницем. Анализ и механика развивались в тесном взаимодействии, однако впервые эти две области научного знания объединил Эйлер. Теперь механика стала прикладным разделом анализа.
Значительные успехи в этой области были достигнуты в XVIII-XIX столетиях. К этому времени математики научились составлять и решать дифференциальные уравнения и уравнения в частных производных, в которых соединялись многие вопросы математической физики.
На рубеже XVIII — XIXвв в свет выходят многочисленные специализированные математические журналы. Значительно увеличивается количество научно-популярной литературы. В это же время возникает и развивается теория вероятностей.
В современный период развития математической науки, впитавший в себя достижения предыдущих эпох, было сделано много невероятных открытий, опровергнуты ошибочные убеждения, созданы и развиты новые теории.
Одним из самых выдающихся открытий того времени является построение так называемой неевклидовой геометрии. Созданная великим русским математиком Н. И. Лобачевским новая геометрия стала своеобразным символом внутреннего развития математики. Теперь аксиомы рассматривают как гипотезы. К концу XIX века сложился ряд строгих требований к практической работе математиков, который сегодня составляет предмет математической логики.
Не менее важным этапом в развитии математической науки стало углубленное изучение геометрических пространств. Весомый вклад в развитие этой области внес Риман. Интенсивное изучение функциональных пространство позволило создать новый раздел математики — функциональный анализ, в котором геометрические понятия и идеи используются для решения сложных задач математического анализа.
В области механики и математической физики разработана теория обыкновенных дифференциальных уравнений и дифференциальных уравнений с частичными производными и пр.
Направление алгебраических исследований изменяется в сторону общих алгебраических систем, теории групп, полей, колец. На стыке алгебры и геометрии возникает новая теория непрерывных групп.
Новые методы анализа и алгебры, созданные в начале ХХ века, были использованы при создании и дальнейшем использовании ЭВМ. Таким образом, было найдено практическое применение результатов теоретико-математических исследований, а методы анализа и алгебры легли в основу нового раздела науки — вычислительную математику.
Кто создал математику
Кто создал математику
По мнению известного математика советских времен А. Н. Колмогорова, история развития математики разделяется на четыре основных этапа. Каждый из них отличался накапливанием нового материала. Постепенно знания все больше расширялись, благодаря математическим исследованиям и систематическому изучению. 
Если заглянуть в далекое прошлое, то счет уже тогда относился к математической деятельности. Это было обычной необходимостью для занятия торговлей или ведением скотоводства. Для того чтобы упростить задачу, использовали верхние и нижние конечности. Подтверждение этому можно найти на рисунках на скалах, где можно увидеть числа, при этом они имели вид пальцев, расположенных в ряд. Такие факты убеждают в том, что еще в древнее время математика уже была, а люди умели считать.
Зарождение математики
Когда цивилизация только начинала развиваться, возникла необходимость подсчета предметов, которые употреблялись всеми, это привело к тому, что возникли простейшие понятия арифметики. Математика в древности развивалась очень медленно, но постепенно стали вырабатываться приемы, благодаря которым удавалось выполнить простейшие арифметические действия. Это привело к возникновению систем счисления.
Первыми существенными открытиями были представления о числе, позже появились четыре основных действия, которые в современном мире знакомы практически каждому, речь идет о делении, умножении, сложении и вычитании. В геометрии же сначала появились такие понятия как окружность и прямая.
Поскольку требовалось измерить количество зерна, обозначить длину дороги и прочее, стали появляться названия и обозначения простых дробных чисел, а соответственно, стали разрабатываться приемы, которыми можно было воспользоваться чтобы сделать вычислительные действия, в которых присутствовали дроби.
Постепенно стали накапливаться определенные знания, которые и привели к образованию первой древней науки – арифметики. Но необходимо было также измерять площади и объемы, люди начали интересоваться астрономией, это дало начало появлению геометрии. Если возникает вопрос, в каком веке возникла математика, то по мнению многих ученых начало приходится на VI-V вв. до н. э. свидетельством этого стало наличие египетских папирусов и клинописных табличек вавилонян, на которых имеются решения задач по арифметике, алгебре и геометрии.
Вавилон
1849 – 1850 стали годами, когда была обнаружена библиотека в руинах старого городка Ниневия. Как стало ясно, еще за 2000 лет до н. э. уже составлялись таблицы умножения, и имелось понятие о квадратах целого числа.. Так как зародилась математика? Было установлено что у народов Месопотамии была разработана система действий, схожая с современными формулами. Однако нет найденных рассуждений, которые привели древних людей к такому алгоритму, поэтому считается, что математика была рецептурная.
Чтобы обозначить числа, вавилоняне использовали два значка, один из которых был горизонтальным клином, а другой вертикальным. Если речь шла о цифрах от 1 до 9, то применяли определенное количество клиньев, расположенных в вертикальном положении. Число 10 обозначалось горизонтальным, а 60 опять вертикальным. Такая система не являлась совершенной, поскольку каждая из комбинаций обозначала разные числа.
Некоторые отпечатки нумерации Вавилона сохранились и по сей день, к примеру 1 час = 60 минутам, минута равна 60 секундам. Жителями велось постоянное наблюдение за звездами, они вели календарь, старались вычислить моменты, когда Луна обращалась, следили за иными планетами, умели точно предсказывать, когда будет затмение звездных светил. Позже этими знаниями они поделились с греками, они также воспользовались и шестидесятеричной нумерацией.
Египет
Невозможно точно ответить на вопрос, в каком году появилась математика, но, исходя из сохранившихся древнейших математических текстов Древнего Египта, которые относятся к периоду начала второго тысячелетия до нашей эры, уже тогда люди решали отдельные задачи. В документах можно найти и решения, которые часто сопровождались проверочной работой. Математической теории, где бы имелась система из доказанных теорем не существовала, это можно утверждать с точностью, поскольку к примеру, употребление точных и приближенных решений абсолютно не отличались друг от друга. Однако, было много накопленных математических решений, так как необходимо было использовать строительную технику, требовалось вести точный календарь, разбираться со сложностями в разрешении споров относительно земли и прочее. У египтян можно обнаружить своеобразную очень сложную систему действий с дробными числами, которая требовала использование вспомогательных таблиц.
Геометрия у народов Египта также присутствовала. Математика в древности кратко сводилась к основам, которые позволяли вычислять площади и объемы. Они позволяли точно вычислять площади таких фигур как треугольник и трапеция (см. египетский треугольник), узнавать объем параллелепипедов и пирамид, имеющих основание в виде квадрата. Одно из лучших достижений древних египтян это открытие того, как вычислить объем пирамиды, имеющей основание квадратного типа.
Происхождение слова математика
Учения, полученные путем размышления, к примеру, о числах, фигурах, музыке и астрономии, требовалось как-то обозначить. Как возникло слово математика, доклад об этом можно прочесть на страницах интернета. Считается, что само название возникло у древних греков, это произошло в V веке до н. э.
При этом последователями Пифагора считалось, что таких знаний достойны лишь посвященные, запрещалось открывать свои достижения иным лицам. Математики, которые относились к группе следующих за Гиппасом имели иные соображения, они полагали, что наука должна быть доступна каждому, кто имеет способности к продуктивному мышлению.
Возникновение элементарной математики
После того как накопилось множество определенного материала, составными которой являлись индивидуальные методы вычислений арифметического характера и способы, по ним велось исчисление площадей, возникла математика в виде самостоятельной науки, поскольку люди начали понимать, насколько это необходимо. Если отвечать на вопрос, кто изобрел математику, то, несомненно, арифметика и алгебра зародилась еще в Вавилонии.
Но сама математика и развитие науки, что заключалось в последовательном ее изучении, образовалась в Древней Греции. Благодаря древним грекам, возникла система, на которой впоследствии была построена математическая теория. Арифметика переросла в целую теорию, посвященную числам. Зародилось учение, которое давало понятие о том, что является величиной и измерением.
Для пифагорейцев число являлось основой всего, что существовало, по их мнению, оно являлось началом мира. По их предположению основной задачей познания науки является нахождение во всем закономерности, которая существует в числах. Так кто создал математику? Одним из основателей математизации всего существующего был великий философ Платон. Он считал, что сама Вселенная создает математические формы как строительные кирпичики.
Еще одним родоначальником математики, который изучал явления природы был ученый Архимед, благодаря ему были открыты многие достижения в физической и механической области. Труды этого гения являются ярким образцом того, что в древности уже развивались математические знания. Если обратить внимание на математику более позднего периода, то уже заметны практические вычисления, использование задач и решений. Это можно найти в работах Птолемея и Герона.
Постепенно основное развитие науки стало перемещаться в такие страны как Китай, Индия, Средняя Азия. История возникновения математики здесь была в V-XV вв. Именно в эти годы удалось достигнуть больших продвижений в точных науках. У индийцев появилась новая до этого никем не использовавшаяся система, благодаря можно было делать исчисления, появилось такое понятие как отрицательное и иррациональное число, были созданы методы алгоритмов, а также измерительные приборы.
Благодаря математикам с Востока появилась методика, позволяющая извлекать корни, и решать ряд уравнений. Получила развитие тригонометрия и нашла свое практическое применение. Именно в средние века в данных странах практически в полном объеме образовалась десятичная система счисления, которую используют в современном мире, также основалась алгебра и тригонометрия. Но, по некоторым историческим причинам, где-то в средней части XV века математическое развитие оказалось приостановленым в вышеуказанных странах и прекратилось на многие столетия.
Математика в историческом развитии в странах Западной и Центральной Европы выпала, когда наступила эпоха Возрождения, а именно в XV веке. Благодаря итальянцам Тарталья и Феррари были решены уравнения, имеющие неизвестные в кубе и четверти. В ту же эпоху начинаются операции с присутствием мнимых чисел, составляются логарифмические таблицы, изобретается формула бинома Ньютона и прочее.
Математика откуда появилась в России? Она получила развитие из европейских стран и имело тот же уровень в XI-XIII веках, но после монгольского нашествия изучение математики надолго было приостановлено. Самым старым из проводимых исследований математического типа можно назвать то, что принадлежит монаху Кирику, его относят к 1130 году. В нем имелись арифметико-хронологические вычисления пасхалий, которые сводились к решению уравнений, имеющих целые числа.
Концом периода, когда элементарная математика переросла в нечто иное, считается начало XVII века, при этом математические интересы перенеслись в область науки, что изучает переменные величины.
Переменные величины в математике
XVII век стал началом нового периода в математическом развитии, стали вводиться новые понятия и движения. Зависимость величин одной от другой стала объектом изучения. Прежде всего проводится работа над понятием функция. Необходимо выделить таких ученых как Кеплер, Коперник, Галилео Галилей и Торричелли.
Многие задаются вопросом, откуда произошла математика, огромную роль в данный период сыграла книга Декарта, под названием «Геометрия». Благодаря тому, что стали изучаться понятия о величинах переменного типа, а также об их зависимости друг от друга, появилась идея о понятии бесконечности, речь идет о пределе, производной, дифференциале и интеграле.
Вторая часть XVII века стала периодом, когда Ньютон и Лейбниц создали анализ исчислений, они имели интегральный и дифференциальный вид. Это позволило связать изменения величин в конечном состоянии и с тем, как они себя вели в отдельно взятых их значениях.
Запись основных законов механики и физики стали вести в форме уравнений, относящихся к дифференциальному типу. Поиск же функций, которые относятся к неизвестным, относящиеся к условиям минимальности или максимальности некоторых величин стал предметом различного исчисления. Поэтому появляются не только уравнения, имеющие неизвестные числа, но также и те, где таковыми становятся функции.
Геометрия
Геометрия тоже значительно расширяет свое изучение, появляется интерес к движению и преобразованию. Когда появилась геометрия аналитического характера, полностью переменилось отношение к самой науке, нашлось необычное решение, благодаря которому удалось перевести вопросы, геометрического направления в алгебраический язык, решать их при помощи методов, основанных на аналитике и алгебре. Если обратить внимание на иную сторону, и алгебра претерпела перемены, к примеру, зависимости функционального характера стали изображать графически.
Появление современной математики
История математики, кратко, прошла множество этапов развития. Большую интенсивность изменений данная наука претерпела в XIX и XX веках. Задачи начали больше анализироваться и применяться к таким наукам как естествознание и астрология. Начинается огромный количественный рост, однако, в конце XVIII, а также в начале XIX века появляются некоторые совершенно новые черты.
Поскольку накопилось большое количество фактического материала, то возникла необходимость его проанализировать логически и объединить, для этого нужны были новые пересмотрения. Математика и естествознание объединяются, сложность форм становится все боле очевидной. Выдвигаемые теории охватывали не только важные вопросы по естествознанию и технике, но решали внутренние, касающиеся непосредственно математики. В эту пору появилась теория функций комплексного переменного.
История появления математики не могла не затронуть механических и физических аспектов, поэтому появились исчисления векторного и тензорного направления. Наиболее известным достижением данного периода можно назвать функциональный анализ. Этап позволило решать задачи по математической физике более усовершенствованными методами, этим стали пользоваться во многих отраслях современной физики.
Теория множеств, изобретенная Кантором, сыграла огромную роль в основании анализа математического аппарата.
Как возникла математика? История развития основывалась на внутренних потребностях науки, на том, что появлялись новые методы в естествознании, поскольку происходило изучение количественных отношений и пространственных форм. Поэтому приходилось расширять области изучения, включать отношения множественных чисел, векторы, функциональные пространства, формы пространств чисел измерений и иное.
Основной новизной, она началась в XIX веке в развитии науки, можно назвать то, что у математиков возник осознанный и очень огромный интерес к количественным отношениям и пространственным формам. Ранее, когда вводились понятия отрицательного и комплексного числа, а также при создании правил, позволяющих с ними работать, необходимо было затратить длительное время. Сейчас требовалось выработать нюансы, позволяющие поэтапно и сознательно создавать новые алгебраические и геометрические системы.
Поскольку математика начала стремительно расширяться, то пришлось вернуться к аспектам, обосновавшим ее. Таким образом, были критически пересмотрены исходные вариации, выстраивались цепочки доказательств, с критикой рассматривались приемы логических цепочек, которые использовались при данных доказательствах. Определенного стандарта требований по отношению к строгости логического содержания удалось добиться лишь в конце XIX. При этом строгость распространялась на практические методики ученых, которые работали над некоторыми математическими теориями.
Начало XIX века стало происхождением значительного расширения в приложениях анализа математического направления. Ранее в физике основные отделы были механика и оптика, теперь развитие получает такая наука как электродинамика, также широко изучается термодинамика и основы теории магнетизма. Развивается и механика непосредственных сред. История возникновения математики, кратко, продолжает свое развитие. В технике появляются огромные запросы, связанные с математикой. Активно ведется разработка теории уравнений дифференциального типа, которая включает в себя частные производные, решаются уравнения по математической физике.
Теория дифференциальных уравнений получила огромное развитие, начало ей было положено французским великим математиком Пуанкаре и русским великим математиком Ляпуновым, именно это подтолкнуло иных ученых исследовать топологию многообразий.
Огромное значительное дополнение к методам уравнений дифференциального типа стало изучение природных явлений и решение задач технического направления, что послужило началом создания теории вероятностей. Она начинает быстро развиваться, так как появляется теория процессов случайного происхождения, а также развивается аппарат математической статистики.
В элементарной геометрии и проективной ее части математиков заинтересовывают основы, связанные с логическими и аксиоматическими цепочками. Главными же отделами, которыми заинтересовываются научные умы, становятся алгебраическая геометрия, дифференциальная ее часть и риманова геометрия.
Поскольку проводилось множество практических работ, то необходимо было найти решение на задачу, которое бы обозначалось в числовой форме. Однако, даже после полного разбора в теории, это зачастую оказывалось непосильным. В начале XX века стали использоваться ЭВМ, поэтому потребовалось ввести самостоятельную ветку математики, которая стала называться вычислительной.
Современные особенности математики и ее направления были сложены в начале XX века. Основная часть их сохранилась, хотя наука и продолжает свое развитие. Благодаря исследованиям, связанных с общими проблемами управления, с которым в свою очередь связаны области математики и процессы вычислительной техники, появилась основа, позволяющая автоматизировать новые сферы деятельности человека.
Из данного небольшого обзора можно сделать некоторые выводы о том, как появилась математика. Краткое содержание материала можно изложить следующим образом: развитие происходило из-за постоянного расширения знаний о науке, благодаря исследованиям, созданию новых понятий, возрастающему интересу к предмету.
История возникновения математики кратко рассказывает о том, что до 17 века математику считали наукой, которая изучает числа, величины и геометрические фигуры. В основном ее применяли в торговле, астрономии, при землемерных работах и в архитектуре. 18 век стал началом бурного развития техники и естествознания, поэтому возникли идеи, связанные с измерением и движением, выдвигались новые теории. И лишь в 19-20 веках математика начинает активно развиваться и вырастает в вычислительную математику.
История возникновения математики