分析
变化、极限与无穷的数学
- 达朗贝尔弦振动方程与通解(1747,柏林科学院《论文集》):y = Ψ(t + s) + Γ(t − s),一左一右两个行波;一般认为是最早写下并解出的偏微分方程之一
- 达朗贝尔比值判别(1768《数学短论集》第五卷第三十五篇):二项级数后项与前项之比 μ(m − n + 1)/n,不计正负号须小于 1;√(1 + 200/199) 的级数到第 300 项之后才开始发散
- 斯托克斯发散级数的数值用法(1850)与斯托克斯现象(1857):按降幂展开的级数起初收敛、终于发散,只取开头几项,变量越大越准;而级数前面的常数在复平面上越过某几条线时会突然改变
- 斯托克斯斯托克斯定理(1854 年史密斯奖考卷第 8 题;开尔文 1850 年 7 月 2 日的信里先写下):旋度穿过曲面的通量等于沿边界的环量
- 索菲斯·李积分因子(1874《论积分因子》;1891 年讲义定理 8):X dy − Y dx = 0 允许无穷小变换 ξ、η,则 1/(Xη − Yξ) 是积分因子,一次求积解出方程;齐次方程一类老办法都是特例
- 拉东由直线上的积分定出函数(1917,萨克森科学院《报告》第 69 卷):f(P) 由与以 P 为心的一圈圈圆相切的直线上积分的平均 F_P(q) 算出,f(P) = −(1/π)∫ dF_P(q)/q;空间里用平面积分的那一版只用到一点附近
- 拉东对任意可加集函数的积分(1913 授课资格论文):把斯蒂尔杰斯积分与勒贝格积分合在一起推广到 n 维,今称拉东测度
- 洛朗·施瓦茨广义函数(1945 年《格勒诺布尔大学年鉴》第 21 卷,据 1950 年的颁奖词实际印出于 1948;1950–51《广义函数论》):函数换成「作用在光滑、有界支撑的试验函数上的连续线性泛函」,δ 是原点上的单位质量,每一个都无穷次可导;前有亥维赛、狄拉克的用法与索伯列夫 1935 年的广义解
- 洛朗·施瓦茨速降函数空间 S(1950 年国际数学家大会《核的理论》等):傅里叶变换在 S 与它的对偶 S′ 上都是自己到自己,δ 的变换是常数 1,一把狄拉克梳子的变换还是一把梳子
- 埃尔米特e 是超越数(1873《论指数函数》):用同一个分母同时逼近 e、e²……的有理式,逼得太紧,e 就不可能满足任何整系数方程;九年后林德曼照此证出 π
- 埃尔米特带导数的插值(1878 致博尔夏特):在各点对上函数值与前几阶导数,余项写成一条围道积分;泰勒与拉格朗日是它的两个端点
- 埃尔米特埃尔米特多项式(1864):e 的负 x 平方次方的逐阶导数,在整条实轴上正交;一元的那一族拉普拉斯 1810、切比雪夫 1859 已有,多元的两族 U、V 是他的
- 闵可夫斯基闵可夫斯基不等式(1896《数的几何》第 40 节):p 次方和开 p 次方满足三角不等式,p > 1 时只在成比例时取等号
- 巴拿赫压缩映射原理(1920 交、1922 刊):完备的赋范空间里,把任意两点距离都缩到 M < 1 倍的运算必有不动点,反复代入即得;逐次代入之法前有刘维尔、皮卡
- 巴拿赫(B) 型空间(1922 / 1932):向量空间 + 范数 + 完备性三组公理,今称巴拿赫空间;一般认为维纳 1922 年也独立写下过相近的公理
- 巴拿赫哈恩–巴拿赫延拓定理(1927 哈恩 / 1929 巴拿赫):不超过一个次可加上界的线性泛函,能延拓到全空间而仍不超过它;每多一个方向可取的值是一个区间
- 皮亚诺存在定理(1886;1890 推广到方程组):右边只要连续,解就存在;可解不必唯一——dx/dt = 3·x 的 2/3 次方从 0 出发有一整族解
- 皮亚诺逐次积分的级数(1887):线性方程组写成 dx/dt = Rx,给矩阵取模 mod R,第 n 项不超过 mⁿ(t − t₀)ⁿ/n!;常系数时就是 e 的 Rt 次方
- 皮亚诺极值判据的反例(1884):(y² − 2px)(y² − 2qx) 沿每条过原点的直线都是极小,原点却不是极小
- 刘维尔有限形式的积分(1833 宣读、1835 刊):∫P dx 若是初等函数,只能长成「代数函数 + 常数乘对数」;∫e^(−x²) dx 由此写不成初等函数
- 丹尼尔·伯努利弦的振动是几种泰勒振动的叠加(1753):拨在正中,偶数种全都不响;每一种占多少他没有给出,那要等傅里叶 1807 年
- 刘维尔斯图姆–刘维尔理论(1836–37):不均匀的弦也有一串泛音,任意函数能按它们展开;换元 dz = √(g/k) dx 给出 √r 约等于 nπ/Z
- 波莱尔波莱尔求和(1899):各项除以 n!、再乘 e 的负 t 次方积一遍,处处发散的 1 − 1!x + 2!x² − …… 也有了和;幂级数的和从收敛圆推到一块凸多边形
- 勒贝格勒贝格积分(1901):不切定义域、切值域,问函数落在每一层里的那些点一共有多长;有理点取 1、无理点取 0 的函数积分为 0
- 勒贝格有界的导函数一律可积,积出来就是原函数(1901):沃尔泰拉 1881 年那个导数有界却不黎曼可积的函数,由此积得回来
- 勒贝格控制收敛定理(1908):一列函数被一个可积函数压住,极限就能搬进积分号;1904 年先有整体有界的那一档
- 若尔当有界变差(1881,原名「振荡有限」):把函数上上下下的摆动加成一个数;它等价于「两个非减函数之差」,狄利克雷那条收敛条件从此只是它的特例
- 克莱因模群把上半平面铺成砖,模函数 j 是在这个群下不动的那个量
- 贝尔特拉米贝尔特拉米方程 ∂f/∂z̄ = μ ∂f/∂z(1867):一张曲面上有没有保角坐标,全看它解不解得出来
- 欧多克索斯穷竭法:差额压到任意小,再用双重归谬收口——圆之比等于直径平方之比
- 切比雪夫最佳一致逼近与交错定理:误差等幅正负交替 n+2 次,就是最好的那一条
- 库默尔超几何方程的 24 个解(1836):自变量在 x、1−x、1/x 等六个之间换,发散的级数换一个写法就收敛
- 库默尔慢级数的夹逼求和(1837):只加前十项,其余无穷多项夹在两个界之间,1 + 1/2³ + 1/3³ + … 定到十四位
- 魏尔斯特拉斯处处连续、处处没有导数的函数(1872):「连续就该可微」不再是常识
- 魏尔斯特拉斯一致收敛与 M 判别法:柯西那条「连续之和还连续」缺的正是这个词
- 魏尔斯特拉斯波尔查诺–魏尔斯特拉斯定理与最大值定理:有界必有收敛子列,闭区间上取得到最值
- 魏尔斯特拉斯逼近定理(1885):闭区间上的连续函数都能被多项式一致逼近
- 魏尔斯特拉斯初等因子与乘积定理(1876):任给一串跑向无穷的点,总有整函数恰以它们为零点
- 兰伯特正切的连分数(1767):弧与半径可通约时切线必不可通约,π 由此不是分数
- 兰伯特三项方程 x = q + x 的 m 次方的级数解(1758):拉格朗日反演的先声,后来长成 Lambert W 函数
- 勒让德椭圆积分归成三类标准形 F、E、Π,再造出十二位的表——让它们像对数一样可以查
- 勒让德勒让德关系 E·K′ + E′·K − K·K′ = π/2:两个互补的模把四个完全积分锁在半个 π 上
- 阿基米德把穷竭法推到球、抛物弓形与螺线——微积分的古代先声
- 刘徽割圆术:「割之又割,以至于不可割」——最早明确说清的极限
- 海什木《论抛物体的测量》:先证四次方之和,再求绕底边旋转的抛物体,得外接圆柱的 8/15
- 奥雷姆调和级数发散:按 2 的幂分组,每组不小于 1/2——今天教科书里的证法
- 奥雷姆构形图:把量的变化画成图形,面积有意义——函数图像的先声
- 阿耶波多半弦表的差分规则:二阶差分正比于函数自身——正弦的二阶导数等于它的相反数,写成了一条造表口诀
- 祖冲之盈朒二限:3.1415926 < π < 3.1415927,第一次用上下界框住圆周率
- 马德哈瓦反正切、正弦、余弦的无穷级数:据转述所载,比欧洲写下同一批式子早两百六七十年
- 马德哈瓦在截断处补一个修正项:不止算部分和,还回头估计余下那一截有多大
- 阿尔·卡西先定误差再倒推边数:正 3×2²⁸ 边形把 2π 夹出十六位小数,此后一百七十二年无人超越
- 韦达2/π 的无穷嵌套根式乘积:数学史上第一个无穷乘积
- 费马求极大极小与切线的「拟等」法——牛顿说自己就是从这里起步的
- 牛顿微积分(流数法)与微积分基本定理
- 牛顿广义二项式定理与无穷级数
- 雅可比theta 函数与三重积恒等式:指数是平方数的那条级数,等于一串因子连乘
- 雅可比椭圆函数 sn、cn、dn 与《椭圆函数论新基础》(1829)
- 莱布尼茨微积分:d 与 ∫ 的记号,以及乘积法则与链式法则
- 莱布尼茨《新方法》1684:微积分的第一次公开发表
- 莱布尼茨π/4 = 1 − 1/3 + 1/5 − ⋯:漂亮,也慢得没法用
- 雅各布·伯努利《无穷级数论》:调和级数没有上限,而平方数倒数之和小于 2——分界线就在这两条之间
- 雅各布·伯努利公开求 1 + 1/4 + 1/9 + … 的准确值;四十六年后欧拉答出 π²/6
- 雅各布·伯努利复利里的那个极限:他证出它夹在 2.5 与 3 之间,字母 e 是欧拉后来给的
- 雅各布·伯努利对数螺线:转一个角、按比例放大,得到的还是它自己
- 雅各布·伯努利幂和公式与那串以他命名的常数:A = 1/6、B = −1/30、C = 1/42、D = −1/30
- 关孝和取数(1712 年刊):《括要算法》卷一底行十二格,全、1/2、1/6、空、−1/30……5/66、空,就是伯努利数,一格由前面几格算出
- 关孝和求定周与求约积(1712 年刊):三档近似两差相乘、除以两差之差,今称艾特肯 Δ² 加速;π 外推到第十八位,球积一分不差
- 李善兰尖锥术(1840 年代《方圆阐幽》):x 的 n 次方叠成的尖锥,积 = 高 × 底 ÷ (n + 1);方圆之较拆成再乘、四乘、六乘……尖锥,底依次 1/2、1/8、1/16、5/128,得圆周率的级数
- 李善兰对数探源(1840 年代):二十层尖锥汎积从最下一层起「以二除之,加入上层」,得 ln 2 = 0.69314713;以五除之得 ln(5/4),拼成 ln 10
- 李善兰《代微积拾级》(1859,与伟烈亚力):中文第一部微积分;天地作变数、甲乙作常数、丄丅作加减、彳禾作微分积分;「凡此变数中函彼变数,则此为彼之函数」
- 欧拉《无穷分析引论》——分析学的第一本教科书
- 欧拉欧拉恒等式与复指数函数
- 欧拉变分法(与拉格朗日共同奠基)
- 拉格朗日δ 演算:变分法从几何论证变成纯粹的符号运算——「变分法」这名字是欧拉给他取的
- 拉格朗日拉格朗日乘数法:带约束的极值——∇f = λ∇g
- 拉格朗日拉格朗日插值:n+1 个点定一条 n 次多项式,一步写出来,不用解方程组
- 拉格朗日《解析函数论》:想用幂级数绕开无穷小重建微积分;路没走通,记号 f′(x) 留了下来
- 开普勒酒桶的极值问题(1615):极值附近一阶项消失,比费马早二十年
- 贝叶斯ln z! 那条级数发散(1763 致坎顿的信,1747 年已在稿中):系数从第五项起变大,而且比 z 的幂增得快,不管 z 多大都不收敛——取到最小项附近就停,才是它的用法
- 棣莫弗n! 的近似式与那条级数(1730):常数 √(2π) 由斯特林补上,名字却归了斯特林
- 柯西极限、连续与收敛的定义:「差可以任意小」,分析第一次站在可检验的地基上
- 柯西柯西列与完备性:判据里不出现极限本身
- 柯西收敛半径由最近的奇点定——实轴上的疑问,答案在复平面
- 柯西「一个发散级数没有和」:无穷级数从此要先问收不收敛
- 阿贝尔阿贝尔定理:幂级数在收敛半径端点处的连续性
- 阿贝尔阿贝尔求和:发散级数的一种有定义的赋值
- 阿贝尔把椭圆积分反过来看:椭圆函数与双周期
- 傅里叶傅里叶级数:把任何函数拆成正弦与余弦
- 维纳广义调和分析(1930):没有傅里叶变换的函数,先求它与自己平移之后的时间平均,再变换这个平均,得到它的谱
- 维纳维纳引理与陶伯定理(1932):绝对收敛的傅里叶级数处处不为零,倒数也绝对收敛;一个核的平移张得满 L¹,当且仅当它的傅里叶变换处处不为零
- 维纳佩利–维纳定理(1934):模为 Φ、在半直线上为零的函数存在,当且仅当 ∫ |log Φ| / (1 + x²) 有限——因果滤波器的增益不许在一段上为零
- 维纳狄利克雷问题的正则点判据(1924):看一圈圈球壳里边界的容量 γ_n,Σ γ_n / λⁿ 发散就正则
- 傅里叶热方程与偏微分方程的一般解法
- 傅里叶「任何函数都能拆开」逼出了函数、极限与积分的严格定义
- 狄利克雷狄利克雷条件:傅里叶级数收敛的第一个严格判据;跳跃处收到左右极限的中点
- 狄利克雷函数就是那个对应关系,不必是一条式子——反例是他自己举的那个
- 狄利克雷狄利克雷原理:边界值相同的函数里,能量最小的那个就是解
- 格林格林函数:先解点源,再叠加
- 格林势函数与位势论——「势」这个词就是他起的
- 格林格林定理:边界上的一圈等于内部的一片,斯托克斯定理的前身
- 拉普拉斯拉普拉斯方程与调和函数:位势论的底座
- 拉普拉斯拉普拉斯变换:微分方程变成代数方程
- 泊松泊松方程:把源项加进拉普拉斯方程
- 泊松泊松括号与哈密顿力学的代数结构
- 黎曼黎曼面与复分析
- 戴德金分割:拿全体有理数切一刀来定义实数(1872,与梅雷、海涅、康托尔同时)
- 柯瓦列夫斯卡娅柯西–柯瓦列夫斯卡娅定理:法向形式的初值问题,解析解存在且唯一(1875)
- 柯瓦列夫斯卡娅热方程上那个处处发散的级数:「法向」这个前提去不掉(1875)
- 康托尔三角级数唯一性与导集:集合论的起点
- 希尔伯特希尔伯特空间:把函数看成无穷维空间里的向量,勾股定理照搬
- 哈代哈代不等式:取一遍前 n 项平均,p 次方和最多涨 (p/(p−1))^p 倍,而这个常数最好
- 哈代哈代空间 H^p:解析函数在圆周上模的 p 次平均有界的那一族(1915,名字是 F. 里斯 1923 年起的)
- 哈代无穷的阶:任意两个对数–指数函数最终一定分得出快慢,不会永远摆荡
- 庞加莱自守函数理论
- 李雅普诺夫第二方法(1892 年第 16 节):找得到一个定的 V、沿轨道的导数与它反号,就不必解方程
- 李雅普诺夫第一方法与「奇异情形」:行列式方程没有正实部的根、却有实部为零的根时,线性化说不了话
- 李雅普诺夫特征数(1892 年第 6 节):x·e^(λt) 由消失转为无界的那个 λ——今天叫李雅普诺夫指数,符号相反
- 李雅普诺夫正规与不正规的线性方程组:特征数之和等于朗斯基行列式那一条,才算正规
- 李雅普诺夫周期系数二阶方程的判据(1896):p ≥ 0 且周期乘积分不超过 4,则一切解有界——那个 4 是紧的
- 拉马努金嵌套根式与连分数的一批惊人恒等式
- 拉马努金收敛快到荒谬的圆周率级数(1914)
- 香农采样定理:带宽有限的波形,每秒两倍于带宽的样本就把它定死了
- 马尔可夫马尔可夫不等式(1890):被上下界压住的 n 次多项式,导数最大是 2n²L/(b−a),取到它的是切比雪夫多项式
- 马尔可夫矩问题与代数连分数(1884 年博士论文):由前几个矩把分布函数夹在两条阶梯之间
- 汉明汉明窗(1958 年见于布莱克曼与图基那部书):0.54 与 0.46 是 25/46 与 21/46 取两位小数,取它正是为了把第一个旁瓣摁到零
- 阿达马整函数的阶与亏格(1893):泰勒系数掉得多快,定住了函数长得多大与零点有多密
- 阿达马三圆定理(1896):log M(r) 是 log r 的凸函数——三个同心圆里,中间那个被两边夹住
- 阿达马阿达马乘积公式:有限阶的整函数按零点分解,只配得上一个次数有界的指数因子
- 阿达马适定问题(1902):存在、唯一之外还得连续依赖于数据;位势方程的柯西问题三条里差最后一条
- 龙格龙格逼近定理(1885):单值解析函数在整个有效域上写得成一列有理函数之和;补集连通时多项式就够用
- 龙格龙格现象(1901):等距节点插值收不收敛,由奇点落不落在一条等位线里定——那条曲线的短轴是长轴的 0.5255 倍
- 庞特里亚金最大值原理(1956 年先作为假设发表):控制受 |u| ≤ 1 这类不等式约束时,最优控制每一刻都让 H 取最大——魏尔斯特拉斯的老判据在这里不成立
- 庞特里亚金拟多项式的零点(1942):没有主项就必有无穷多个右半平面的根;有主项时,看虚轴上 F、G 的零点是否交替