Современные последователи семьи Бернулли

Минобрнауки России

Университет машиностроения

филиал Университета машиностроения в г. Ивантеевке

образовательное подразделение  среднего профессионального образования  «Ивантеевский промышленно-экономический  колледж»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

       Современные последователи семьи Бернулли

 

по дисциплине  «Математика»

 

 студента  группы 26

 

Поповой А.Э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2012

 

 

                                     Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение……………………….……………………………………….2стр.

2.Якоб Бернулли…………………………….…………………………3-4стр.

3.Иоганн Бернулли……………………………………………………….5стр.

4.Даниил Бернулли, Якоб II Бернулли………………………………6-8стр.

5.Бернулли(Bernoulli)-семейство, давшее ряд замечательных людей, преимущественно в области математических наук………………………………………………………………..…..9-12стр.

6.Закон Бернулли……………………………………….………….12-13 стр.

7.История…………………………………………………………….....14 стр.

8.Список литературы………………………………………………......15 стр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                       1

                                               Введение

 

Семейство Бернулли было одним из протестантских семей, которые  из Антверпена в 1583 году, чтобы избежать избиения католиками. Семейство нашло  убежище сначала во Франкфурте, а вскоре перебралось в Швейцарию, где осело в Базеле. Основатель династии женился на представительнице одного из самых старинных семейств Базеля и стал крупным купцом. Николай Старший также был крупным купцом. Три поколения Бернулли дали 8 крупных математиков и физиков, из которых наиболее известны Якоб, Иоганн, Даниил и Якоб II. Среди академиков Петербургской Академии наук - пятеро представителей семьи Бернулли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                         2

                                        Якоб Бернулли

 

Якоб родился в семье  преуспевающего фармацевта Николая  Бернулли. Вначале учился богословию, но увлёкся математикой, которую  изучил самостоятельно. В 1677 году совершил поездку во Францию для изучения идей Декарта, затем в Нидерланды и Англию, где познакомился с Гуком и Бойлем.

Вернувшись в Базель, некоторое время работал частным  учителем. В 1684 году женился на Юдит Штупанус, у них родились сын и дочь.

С 1687 года - профессор  физики (позже - математики) в Базельском университете. В 1684 штудирует первый мемуар Лейбница по анализу и становится восторженным адептом нового исчисления. Пишет письмо Лейбницу с просьбой разъяснить несколько тёмных мест. Ответ он получил только спустя три года (Лейбниц тогда был в командировке в Париже); за это время Якоб Бернулли самостоятельно освоил дифференциальное и интегральное исчисление, а заодно приобщил к нему брата Иоганна. По возвращении Лейбниц вступает в активную и взаимно-полезную переписку с обоими. Сложившийся триумвират - Лейбниц и братья Бернулли - 20 лет возглавлял европейских математиков и чрезвычайно обогатил новый анализ. В 1699 оба брата Бернулли избраны иностранными членами Парижской Академии наук.

Первое триумфальное выступление молодого математика относится  к 1690 году. Якоб решает задачу Лейбница о форме кривой, по которой тяжелая  точка опускается за равные промежутки времени на равные вертикальные отрезки. Лейбниц и Гюйгенс уже установили, что это полукубическая парабола, но лишь Якоб Бернулли опубликовал доказательство средствами нового анализа, выведя и проинтегрировав дифференциальное уравнение.

При этом впервые появился в печати термин «интеграл».

Якоб Бернулли внёс огромный вклад в развитие аналитической геометрии и зарождение вариационного исчисления. Его именем названа лемниската Бернулли. Он исследовал также циклоиду, цепную линию, и особенно логарифмическую спираль. Последнюю из перечисленных кривых Якоб завещал нарисовать на своей могиле; к сожалению, по невежеству там изобразили спираль Архимеда. Согласно завещанию, вокруг спирали выгравирована надпись на латыни, «EADEM MUTATA RESURGO» («изменённая, я вновь воскресаю»), которая отражает свойство логарифмической спирали восстанавливать свою форму после различных преобразований.

 

                                                                                                                         3

Якобу Бернулли принадлежат  значительные достижения в теории рядов, дифференциальном исчислении, теории вероятностей и теории чисел, где его именем названы «числа Бернулли».

Он изучил теорию вероятностей по книге Гюйгенса «О расчётах в  азартной игре», в которой ещё  не было определения и понятия  вероятности (её заменяет количество благоприятных  случаев). Якоб Бернулли ввёл значительную часть современных понятий теории вероятностей и сформулировал первый вариант закона больших чисел. Якоб Бернулли подготовил монографию в этой области, однако издать её не успел. Она была напечатана посмертно, в 1713 году, его братом Николаем, под названием «Искусство предположений». Это содержательный трактат по теории вероятностей, статистике и их практическому применению, итог комбинаторики и теории вероятностей XVII века. Имя Якоба носит важное в комбинаторике распределение Бернулли.

Якоб Бернулли издал  также работы по различным вопросам арифметики, алгебры, геометрии и  физики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                         4

                                Иоганн Бернулли

 

Иоганн стал магистром (искусств) в 18 лет, перешёл на изучение медицины, но одновременно увлёкся математикой (хотя медицину не бросил). Вместе с  братом Якобом изучает первые статьи Лейбница о методах дифференциального и интегрального исчисления, начинает собственные глубокие исследования.

В 1691 будучи во Франции, пропагандирует новое исчисление, создав первую парижскую  школу анализа. По возвращении в  Швейцарию переписывается со своим  учеником маркизом де Лопиталем, которому оставил содержательный конспект нового учения из двух частей: исчисление бесконечно малых и интегральное исчисление.

В качестве концептуальной основы действий с бесконечно малыми Иоганн сформулировал  в начале лекций три постулата (первая попытка обоснования анализа):

1. Величина, уменьшенная или увеличенная  на бесконечно малую величину, не уменьшается и не увеличивается.

2. Всякая кривая линия состоит  из бесконечно многих прямых, которые сами бесконечно малы.

3. Фигура, заключенная между двумя ординатами, разностью абсцисс и бесконечно малым куском любой кривой, рассматривается как параллелограмм.

Позже Лопиталь при издании своего учебника отбросил 3-й постулат как  излишний, вытекающий из первых.

В этом же 1691 г. появился первый печатный труд Иоганна в Acta Eruditorum: он нашёл уравнение «цепной линии» (из-за отсутствия в то время показательной функции построение выполнялось через логарифмическую функцию). Одновременно подробное исследование кривой дали Лейбниц и Гюйгенс.

В 1692 им получено классическое выражение для радиуса кривизны кривой.

С 1693 подключился к переписке  брата с Лейбницем.

В 1694 женился и в том же году защитил докторскую диссертацию  по медицине.

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                        5

                                         Даниил Бернулли

 

Даниил родился в  Гронингене (Голландия), где его отец тогда преподавал математику в университете. С юных лет увлёкся математикой, вначале учился у отца и брата Николая, параллельно изучая медицину. После возвращения в Швейцарию подружился с Эйлером. В 1721 сдал экзамены на медика в Базеле, защитил диссертацию. Затем уехал в Италию, где набирался опыта в медицине. В 1724 выпустил «Математические этюды», принесшие ему известность. В 1725 вместе с братом Николаем уезжает по приглашению в Петербург, где по императорскому указу учреждена Петербургская академия наук. Занимается там медициной, но потом переходит на кафедру математики (1728), ставшую вакантной после смерти его брата Николая. Момент для приезда был чрезвычайно неудачным - как раз скончался Пётр I, началась неразбериха. Приглашённые в Академию иностранцы частично рассеялись, но Даниил остался и даже уговорил приехать друга Эйлера (1727). Но тут умерла императрица Екатерина I, и властям окончательно стало не до Академии. Вскоре Даниил возвращается в Базель. Он остался почётным членом Петербургской академии, в её журнале опубликованы 47 из 75 трудов Даниила Бернулли.

В 1728 напечатал «Замечания о рекуррентных последовательностях». В 1733 устроился профессором анатомии и ботаники в Базеле (других вакансий не было). Ведёт оживлённую, взаимно-полезную переписку с Эйлером. В 1738 как результат многолетних трудов выходит фундаментальный труд «Гидродинамика». Среди прочего там основополагающий «закон Бернулли». Дифференциальных уравнений движения жидкости в книге ещё нет (их установил Эйлер в 1750-е годы).

В течение 1747-1753 выходит в свет важная серия работ о колебаниях струны. Бернулли, исходя из физических соображений, догадался разложить решение в тригонометрический ряд. Он провозгласил, что этот ряд не менее общий, чем степенной. Эйлер и Даламбер выступили с возражениями. Вопрос был решён только в XIX веке, и Бернулли оказался прав.

В 1748 избран иностранным членом Парижской Академии наук. В 1750 перешёл на кафедру физики Базельского университета, где и трудился до кончины в 1782 году. Умер за рабочим столом весной 1782 года.

Женат не был. Отношения с отцом  колебались от натянутых до враждебных, споры между ними о приоритете не утихали.

 

 

                                                                                                                        6

Более всего Даниил Бернулли прославился  трудами в области математической физики и теории дифференциальных уравнений - его считают, наряду с Даламбером и Эйлером, основателем математической физики.

Физик-универсал, он основательно обогатил кинетическую теорию газов, гидродинамику  и аэродинамику, теорию упругости  и т.д. Он первый выступил с утверждением, что причиной давления газа является тепловое движение молекул. В своей классической «Гидродинамике» он вывел уравнение стационарного течения несжимаемой жидкости (уравнение Бернулли), лежащее в основе динамики жидкостей и газов. С точки зрения молекулярной теории он объяснил закон Бойля-Мариотта.

Бернулли принадлежит одна из первых формулировок закона сохранения энергии (живой силы, как тогда говорили), а также (одновременно с Эйлером) первая формулировка закона сохранения момента количества движения (1746). Он много лет изучал и математически моделировал упругие колебания, ввёл понятие гармонического колебания, дал принцип суперпозиции колебаний.

В математике опубликовал  ряд исследований по теории вероятностей, теории рядов и дифференциальным уравнениям. Он первый применил математический анализ к задачам теории вероятностей (1768), до этого использовались только комбинаторный подход. Бернулли продвинул также математическую статистику, рассмотрев с применением вероятностных методов ряд практически важных задач.

Даниил являлся Академиком и почетным иностранным членом Петербургской  академии наук(1733), членом Академий: Болонской (1724), Берлинской (1747), Парижской (1748), Лондонского королевского общества (1750). Лауреат многочисленных премий и призов в конкурсах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                        7

                                       Якоб II Бернулли

 

Якоб получил юридическое  образование, но затем переключился на физику и математику. После неудачной  попытки занять кафедру физики в  Базеле, освободившуюся после смерти Даниила Бернулли (1782), Якоб уехал в Италию и поступил на дипломатическую службу. В 1786 году он переселился в Россию. Женился на внучке Эйлера. Служил в Академии наук и Кадетском корпусе. Погиб в возрасте 30 лет в результате несчастного случая при купании в Неве.

Якоб Бернулли успел  опубликовать незаурядные работы по различным вопросам механики, теории упругости, гидростатики и баллистики: вращательному движению тела, укрепленного на растяжимой нити, течению воды в трубах, гидравлическим машинам. Вывел дифференциальное уравнение колебания пластин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                         8

Бернулли(Bernoulli)-семейство, давшее ряд замечательных людей, преимущественно в области математических.

 

1.Родоначальник его Яков Б. (ум. 1583 г.) эмигрировал из Антверпена во время управления Фландрией герцога Альбы, во Франкфурт;

2.внук его, также Яков Б., род. 1598 г., поселился в Базеле и ум. в 1634 г. В Базеле члены семейства Б. приобрели выдающееся значение, и многие из них занимали высшие государственные должности.

3.Яков I Б., род. в 1654 г., профессор математики в Базеле, применил открытое Лейбницем и Ньютоном вычисление бесконечности к труднейшим вопросам геометрии и механики и открыл так называемые Бернуллиевы числа. Собрание его сочинений издано в Женеве (2 т., 1744).

4.Брат его, Иоанн I Б., род. 1667 г. в Базеле, также был одним из величайших математиков своего времени. Предназначенный в детстве к коммерческой деятельности, Б. впоследствии весь отдался науке, изучая преимущественно медицину и математику, был сначала проф. матем. в Гренингенском университете, а по смерти брата Якова Б. перешел на его кафедру в Базеле и занимал ее до самой смерти своей в 1748 г. Б. открыл так назыв. calculus exponentialis и ознакомил с ним ученый мир в 1697 г., еще до Лейбница. Вместе с братом Яковом Б. разрабатывал дифференциальное исчисление и попутно открыл интегральное исчисление. Полное собрание его ученых трудов появилось в Женеве (1742), а его переписка с Лейбницем (2 т., там же, 1745 г.).