丢番图(Diophantus)是
古希腊亚历山大大帝后期的重要学者和数学家(约公元246—330年,据推断和计算而知),他是
代数学的
创始人之一,对算术理论有深入研究,他完全脱离了几何形式,以代数学闻名于世。
生平事迹
对于丢番图的生平事迹,人们知道得很少。但在一本《希腊诗文选》﹝The Greek anthology﹞【这是公元500年前后的遗物,大部分为语法学家梅特罗多勒斯﹝Metrodorus﹞所辑,其中有46首和代数问题有关的短诗﹝
epigram﹞】。
亚历山大时期的丢番图对
代数学的发展起了极其重要的作用,对后来的数论学者有很深的影响。丢番图的《算术》是讲数论的,它讨论了一次、二次以及个别的
三次方程,还有大量的
不定方程。对于具有整数系数的不定方程,如果只考虑其整数解,这
类方程就叫做
丢番图方程,它是数论的一个分支。不过丢番图并不要求解答是整数,而只要求是
正有理数。从另一个角度看,《算术》一书也可以归入代数学的范围。代数学区别于其它学科的最大特点是引入了未知数,并对未知数加以运算。就引入未知数,创设未知数的符号,以及建立方程的思想﹝虽然未有现代方程的形式﹞这几方面来看,丢番图的《算术》完全可以算得上是代数。 希腊数学自
毕达哥拉斯学派后,兴趣中心在几何,他们认为只有经过几何论证的命题才是可靠的。为了逻辑的严密性,代数也披上了几何的外衣。一切代数问题,甚至简单的
一次方程的求解,也都纳入了几何的模式之中。直到丢番图,才把代数解放出来,摆脱了几何的羁绊。他认为
代数方法比几何的演绎陈述更适宜于解决问题,而在解题的过程中显示出的高度的巧思和
独创性,在希腊数学中独树一帜。他被后人称为“代数学之父”(还有韦达)不无道理。
墓志铭
丢番图的出生日期不可靠,但他的墓碑上有很经典的一道数学题目:
“坟中安葬着丢番图,多么令人惊讶,它忠实地记录了所经历的道路。
上帝给予的童年占六分之一,
又过了十二分之一,两颊长胡,
五年之后天赐贵子,
可怜迟来的宁馨儿,享年仅及其父之半,便进入冰冷的墓。
悲伤只有用数论的研究去弥补,又过了四年,他也走完了人生的旅途。
终于告别数学,离开了人世。”
与其有关的问题
1.丢番图的寿命:
解:设丢番图活了x岁。
x-[(1÷6)x+(1÷12)x+(1÷7)x+5+(1÷2)x+4] =0
x-[1/6x+1/12x+1/7x+5+0.5x+4]=0
x-[25/28x+5+4]=0
x-25/28x-9=0
x-25/28x=9
3/28x=9
x=84
答:丢番图活了84岁。
2.丢番图开始当爸爸的年龄:
84×(1÷6+1÷12+1÷7)+5=38(岁)
答:丢番图开始当爸爸的年龄为38岁。
3.儿子死时丢番图的年龄:
84-4=80(岁)
答:儿子死时丢番图的年龄为80岁。
《算术》
《算术》共有13卷,但15世纪发现的希腊文本仅6卷。1973年
伊朗境内的
马什哈德又发现了4卷
阿拉伯文,这样,现存的算术只有10卷,共290个问题。
《算术》具有东方的色彩,用纯分析的角度处理数论问题。这是希腊算术与代数的最高成就。它传到欧洲是比较晚的。16世纪,胥兰德翻译出版了
拉丁文《算术》。其后,巴歇出版了经
他校订的
希腊文——拉丁文对照本,这使得费马走向近代数论之路,他在这个本子上写了许多批注,包括著名的
费马大定理。费马的儿子将全部批注插入正文,并于1670年再版。
丢番图猜想
公元3世纪前后,
亚历山大学派的学者丢番图发现1,33,68,105中任何两数之积再加上256,其和皆为某个
有理数的平方。在丢番图的上述发现约1300年后,法国
业余数学家费马发现数组:1,3,8,120中任意两数之积再加上1后,其和均为
完全平方数。此后,其神秘的面纱才逐步揭开。但问题也许并没有完,人们也许还自然会想到:
1、有上述性质的数组中,数的个数是否能超越4个。
2、有无这样的数组,在两两相乘后加其它数后,还能为完全平方数。
对于任给的n个
正整数 a_1,a_2,…,a_n,总存在一个实数 x,使得‖a_ix‖≥1/(n+1),i=1,2,…,n,成立,我们给出如下更一般的猜想:对于任给的 n 个
正数 a_1,a_2,…,a_n,总存在n个整数 k_1,k_2,…,k_n,使得a_ik_j-a_jk_i≤n/(n+1)a_j-1/(n+1)a_i,对任给的i,j∈{1,2,…,n}成立,并且对更一般的猜想作了一些研究,给出了n=2,3 时的证明,其方法较以前完全不同。