數學高斯發明

『壹』 高斯怎樣發明高斯定理

高斯7歲那年開始上學，老師布置了一道題，1+2+3······這樣從1一直加到100等於多少。高斯很快就算出了答案，起初高斯的老師布特納並不相信高斯算出了正確答案："你一定是算錯了，回去再算算。」高斯非常堅定，說出答案就是5050。高斯是這樣算的：1+100=101，2+99=101······50+51=101。從1加到100有50組這樣的數，所以50X101=5050。布特納對他刮目相看。因為是他發明的這個定律，因此就叫「高斯定理」

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高斯定理（Gauss' law）也稱為高斯通量理論（Gauss' flux theorem），或稱作散度定理、高斯散度定理、高斯－奧斯特羅格拉德斯基公式、奧氏定理或高－奧公式（通常情況的高斯定理都是指該定理，也有其它同名定理）。

在靜電學中，表明在閉合曲面內的電荷之和與產生的電場在該閉合曲面上的電通量積分之間的關系。高斯定律（Gauss' law）表明在閉合曲面內的電荷分布與產生的電場之間的關系。高斯定律在靜電場情況下類比於應用在磁場學的安培定律，而二者都被集中在麥克斯韋方程組中。因為數學上的相似性，高斯定律也可以應用於其它由平方反比律決定的物理量，例如引力或者輻照度。

『貳』 數學家高斯創造發明的成果推進人類社會進步的作用

高斯對於數列的研究就不說了。
高斯擬合

量化計算軟體 Gauss 和Gaussian都是以高斯命名的。

再有高斯引導離曼發明李曼數學，對於廣義相對論具有基礎意義。

『叄』 高斯的數學成就

科學成就高斯長期從事於數學並將數學應用於物理、天文學和大地測得學等領域的研究，著述豐富，成就甚多。他一生中共發表323篇（種）著作，提出404項科學創見（發表178項），完成4項意義重大的發明：（日光）、回照器(1820)、光度計(1821)、電報(1832)和磁強計(1837)。在各領域的主要成就有：1．物理學和地磁學中，關於靜電學（如高斯定理）、溫差電和摩擦電的研究、利用絕對單位（長度、質量和時間）法則量度非力學量（如磁場強度）以及地磁場分布的理論研究（如把地面上任一點的磁勢進行球諧分析）。2．利用幾何學知識研究光學系統近軸光線行為和成像，建立高斯光學。3．天文學和大地測量學中，如小行星軌道的計算，地球大小和形狀的理論研究等。4．結合實驗數據的測算，發展了概率統計理論和誤差理論，發明了最小二乘法，引入高斯誤差曲線。此外在純數學方面，他對數論、代數、幾何學的若干基本定理作出嚴格證明，如自然數為素數乘積定理、二項式定理、散度定理等。

『肆』 數學家高斯有什麼成就

還不到十八歲的高斯發現了：一個正n邊形可以用直尺和圓規畫出當且僅當n是底下兩種形式之一：k=0，1，2……十七世紀時法國數學家費馬（Fermat）以為公式在k=0，1，2，3，……給出素數。（事實上，目前只確定F0，F1，F2，F4是質數，F5不是）。
高斯用代數方法解決了二千多年來的幾何難題，而且找到正十七邊形的直尺與圓規的作法。他是那麼的興奮，因此決定一生研究數學。據說，他還表示希望死後在他的墓碑上能刻上一個正十七邊形，以紀念他少年時最重要的數學發現。
1799年高斯呈上他的博士論文，這論文證明了代數一個重要的定理：任何一元代數方程都有根。這結果數學上稱為「代數基本定理」。
事實上在高斯之間有許多數學家認為已給出了這個結果的證明，可是沒有一個證是嚴密的，高斯是第一個數學家給出嚴密無誤的證明，高斯認為這個定理是很重要的，在他一生中給了一共四個不同的證明。高斯沒有錢印刷他的學位論文，還好費迪南公爵給他錢印刷。
1807年高斯開始在哥廷根大學任數學和天文學教授，並任該校天文台台長。高斯在許多領域都有卓越的建樹。如果說微分幾何是他將數學應用於實際的產物，那麼非歐幾何則是他的純粹數學思維的結晶。他在數論，超幾何級數，復變函數論，橢圓函數論，統計數學，向量分析等方面也都取得了輝煌的成就。高斯關於數論的研究貢獻殊多。他認為「數學是科學之王，數論是數學之王，」。他的工作對後世影響深遠。19世紀德國代數數論有著突飛猛進的發展，是與高斯分不開的。
二十歲時高斯在他的日記上寫，他有許多數學想法出現在腦海中，由於時間不定，因此只能記錄一小部份。幸虧他把研究的成果寫成一本叫《算學研究》，並且在二十四歲時出版，這書是用拉丁文寫，原來有八章，由於錢不夠，只好印七章，這書可以說是數論第一本有系統的著作，高斯第一次介紹「同餘」這個概念。

『伍』 數學家高斯的成就主要有哪些

高斯(Gauss 1777~1855)生於Brunswick，位於現在德國中北部。他的祖父是農民，父親是泥水匠，母親是一個石匠的女兒，有一個很聰明的弟弟，高斯這位舅舅，對小高斯很照顧，偶而會給他一些指導，而父親可以說是一名「大老粗」，認為只有力氣能掙錢，學問這種勞什子對窮人是沒有用的。
高斯很早就展現過人才華，三歲時就能指出父親帳冊上的錯誤。七歲時進了小學，在破舊的教室里上課，老師對學生並不好，常認為自己在窮鄉僻壤教書是懷才不遇。高斯十歲時，老師考了那道著名的「從一加到一百」，終於發現了高斯的才華，他知道自己的能力不足以教高斯，就從漢堡買了一本較深的數學書給高斯讀。同時，高斯和大他差不多十歲的助教Bartels變得很熟，而Bartels的能力也比老師高得多，後來成為大學教授，他教了高斯更多更深的數學。

老師和助教去拜訪高斯的父親，要他讓高斯接受更高的教育，但高斯的父親認為兒子應該像他一樣，作個泥水匠，而且也沒有錢讓高斯繼續讀書，最後的結論是－－去找有錢有勢的人當高斯的贊助人，雖然他們不知道要到哪裡找。經過這次的訪問，高斯免除了每天晚上織布的工作，每天和Bartels討論數學，但不久之後，Bartels也沒有什麽東西可以教高斯了。

1788年高斯不顧父親的反對進了高等學校。數學老師看了高斯的作業後就要他不必再上數學課，而他的拉丁文不久也凌駕全班之上。

1791年高斯終於找到了資助人——布倫斯維克公爵費迪南(Braunschweig)答應盡一切可能幫助他，高斯的父親再也沒有反對的理由。隔年，高斯進入Braunschweig學院。這年，高斯十五歲。在那裡，高斯開始對高等數學作研究。並且獨立發現了二項式定理的一般形式、數論上的「二次互逆定理」(Law of Quadratic Reciprocity)、質數分布定理(prime numer theorem)、及算術幾何平均(arithmetic-geometric mean)。

1795年高斯進入哥廷根(Gottingen)大學，因為他在語言和數學上都極有天分，為了將來是要專攻古典語文或數學苦惱了一陣子。到了1796年，十七歲的高斯得到了一個數學史上極重要的結果。最為人所知，也使得他走上數學之路的，就是正十七邊形尺規作圖之理論與方法。

希臘時代的數學家已經知道如何用尺規作出正 2m×3n×5p 邊形，其中 m 是正整數，而 n 和 p 只能是0或1。但是對於正七、九、十一邊形的尺規作圖法，兩千年來都沒有人知道。而高斯證明了：

一個正 n 邊形可以尺規作圖若且唯若 n 是以下兩種形式之一：

1、n = 2k，k = 2, 3,...

2、n = 2k × (幾個不同「費馬質數」的乘積)，k = 0,1,2,...

費馬質數是形如 Fk = 22k 的質數。像 F0 = 3，F1 = 5，F2 = 17，F3 = 257， F4= 65537，都是質數。高斯用代數的方法解決二千多年來的幾何難題，他也視此為生平得意之作，還交待要把正十七邊形刻在他的墓碑上，但後來他的墓碑上並沒有刻上十七邊形，而是十七角星，因為負責刻碑的雕刻家認為，正十七邊形和圓太像了，大家一定分辨不出來。

1799年高斯提出了他的博士論文，這論文證明了代數一個重要的定理：

任一多項式都有（復數）根。這結果稱為「代數學基本定理」(Fundamental Theoremof Algebra)。

事實上在高斯之前有許多數學家認為已給出了這個結果的證明，可是沒有一個證明是嚴密的。高斯把前人證明的缺失一一指出來，然後提出自己的見解，他一生中一共給出了四個不同的證明。

在1801年，高斯二十四歲時出版了《算學研究》(Disquesitiones Arithmeticae)，這本書以拉丁文寫成，原來有八章，由於錢不夠，只好印七章。

這本書除了第七章介紹代數基本定理外，其餘都是數論，可以說是數論第一本有系統的著作，高斯第一次介紹「同餘」(Congruent)的概念。「二次互逆定理」也在其中。

二十四歲開始，高斯放棄在純數學的研究，作了幾年天文學的研究。

當時的天文界正在為火星和木星間龐大的間隙煩惱不已，認為火星和木星間應該還有行星未被發現。在1801年，義大利的天文學家Piazzi，發現在火星和木星間有一顆新星。它被命名為「穀神星」(Cere)。現在我們知道它是火星和木星的小行星帶中的一個，但當時天文學界爭論不休，有人說這是行星，有人說這是彗星。必須繼續觀察才能判決，但是Piazzi只能觀察到它9度的軌道，再來，它便隱身到太陽後面去了。因此無法知道它的軌道，也無法判定它是行星或彗星。

高斯這時對這個問是產生興趣，他決定解決這個捉摸不到的星體軌跡的問題。高斯自己獨創了只要三次觀察，就可以來計算星球軌道的方法。他可以極准確地預測行星的位置。果然，穀神星准確無誤的在高斯預測的地方出現。這個方法——雖然他當時沒有公布——就是「最小平方法」 (Method of Least Square)。

1802年，他又准確預測了小行星二號－－智神星(Pallas)的位置，這時他的聲名遠播，榮譽滾滾而來，俄國聖彼得堡科學院選他為會員，發現Pallas的天文學家Olbers請他當哥廷根天文台主任，他沒有立刻答應，到了1807年才前往哥廷根就任。

1809年他寫了《天體運動理論》二冊，第一冊包含了微分方程、圓椎截痕和橢圓軌道，第二冊他展示了如何估計行星的軌道。高斯在天文學上的貢獻大多在1817年以前，但他仍一直做著觀察的工作到他七十歲為止。雖然做著天文台的工作，他仍抽空做其他研究。為了用積分解天體運動的微分力程，他考慮無窮級數，並研究級數的收斂問題，在1812年，他研究了超幾何級數(HypergeometricSeries)，並且把研究結果寫成專題論文，呈給哥廷根皇家科學院。

1820到1830年間，高斯為了測繪汗諾華(Hanover)公國（高斯住的地方）的地圖，開始做測地的工作，他寫了關於測地學的書，由於測地上的需要，他發明了日觀測儀(Heliotrope)。為了要對地球表面作研究，他開始對一些曲面的幾何性質作研究。

1827年他發表了《曲面的一般研究》 (Disquisitiones generales circa superficiescurva)，涵蓋一部分現在大學念的「微分幾何」

在1830到1840年間，高斯和一個比他小廿七歲的年輕物理學家－韋伯(WithelmWeber)一起從事磁的研究，他們的合作是很理想的：韋伯作實驗，高斯研究理論，韋伯引起高斯對物理問題的興趣，而高斯用數學工具處理物理問題，影響韋伯的思考工作方法。

1833年高斯從他的天文台拉了一條長八千尺的電線，跨過許多人家的屋頂，一直到韋伯的實驗室，以伏特電池為電源，構造了世界第一個電報機。

1835年高斯在天文台里設立磁觀測站，並且組織「磁協會」發表研究結果，引起世界廣大地區對地磁作研究和測量。

高斯已經得到了地磁的准確理，他為了要獲得實驗數據的證明，他的書《地磁的一般理論》拖到1839年才發表。

1840年他和韋伯畫出了世界第一張地球磁場圖，而且定出了地球磁南極和磁北極的位置。 1841年美國科學家證實了高斯的理論，找到了磁南極和磁北極的確實位置。

高斯對自己的工作態度是精益求精，非常嚴格地要求自己的研究成果。他自己曾說：「寧可發表少，但發表的東西是成熟的成果。」許多當代的數學家要求他，不要太認真，把結果寫出來發表，這對數學的發展是很有幫助的。

其中一個有名的例子是關於非歐幾何的發展。非歐幾何的的開山祖師有三人，高斯、 Lobatchevsky（羅巴切烏斯基，1793～1856）， Bolyai（波埃伊，1802～1860）。其中Bolyai的父親是高斯大學的同學，他曾想試著證明平行公理，雖然父親反對他繼續從事這種看起來毫無希望的研究，小Bolyai還是沉溺於平行公理。最後發展出了非歐幾何，並且在1832～1833年發表了研究結果，老Bolyai把兒子的成果寄給老同學高斯，想不到高斯卻回信道：

to praise it would mean to praise myself.
我無法誇贊他，因為誇贊他就等於誇獎我自己。

早在幾十年前，高斯就已經得到了相同的結果，只是怕不能為世人所接受而沒有公布而已。

美國的著名數學家貝爾(E.T.Bell)，在他著的《數學工作者》(Men of Mathematics)一書里曾經這樣批評高斯：

在高斯死後，人們才知道他早就預見一些十九世的數學，而且在1800年之前已經期待它們的出現。如果他能把他所知道的一些東西泄漏，很可能現在數學早比目前還要先進半個世紀或更多的時間。阿貝爾(Abel)和雅可比(Jacobi)可以從高斯所停留的地方開始工作，而不是把他們最好的努力花在發現高斯早在他們出生時就知道的東西。而那些非歐幾何學的創造者，可以把他們的天才用到其他力面去。

在1855年2月23日清晨，高斯在他的睡夢中安詳的去世了。

『陸』 高斯一生有什麼成就

高斯，德國數學家、天文學家、物理學家。1777年生於德意志一個貧苦農民家庭。
高斯是數學史上少有的天才。很多人都認為偉大的科學家和才子都出自書香門第，家裡人可以對他的智力進行較早的開發。可是，高斯的出身卻正好推翻了這一論斷。高斯的祖父是一個朴實的德國農民，父親也以種果樹為生，母親則是一個窮石匠的女兒。由於家貧，他的母親在34歲時才做新娘，而他父親這時已經40歲了。父親根本就沒有指望他能讀書長學問，也根本不可能對他進行早期教育。幸運的是，高斯有一個聰明的舅舅，他是一位心靈手巧的織綢能手，雖然文化不高，但知道許多故事。這位舅舅也十分喜歡高斯，常常通過給他講故事來教育他。
高斯的父親整天忙於自己的事，根本沒有時間照顧小高斯。只要高斯不哭，他就專心算自己的賬。而小高斯則經常在旁邊一聲不響地看父親算賬。有一次，還在牙牙學語的高斯像往常一樣聚精會神地看父親算賬。父親一邊算，一邊直搖頭，算來算去也算不出一個結果來，過了好久，才自言自語地報出一個結果。父親緊縮的眉頭終於舒展了，點上一支煙，深深地吸了一口，一邊准備把答案寫下來。可是小高斯在一旁卻用小手敲擊著桌子，不停地搖頭，向父親示意這個結果是不正確的，然後自己從小嘴中慢慢地說出了一個數字。父親感到十分驚異，兒子還不會說話，怎麼會報數呢？他突然靈感一現，莫不是高斯說的是自己所計算的正確答案。於是，父親抱著好奇的心理，重新進行演算，答案竟然真的和高斯說的一樣，高斯對了！
父親高興極了，逢人便誇自己的兒子還不會說話就會做數學了。此後，高斯的父親發現高斯具有良好的天賦，於是決定全家省吃儉用送他去讀書。
1795年10月，高斯遠離家鄉來到他渴望已久的哥廷根大學深造。很快，那裡豐富的數學藏書深深地吸引了他。
在哥廷根大學的第一年，高斯就用代數方法解決了兩千多年來對正幾邊形用直尺和圓規幾何作圖的世界性難題。同時，他還證明了單用圓規和直尺根本不可能作出正七邊形、正九邊形、正十一邊形、正十三邊形和正十四邊形。也就是說，高斯用一般性的方法歸納證明哪些正多邊形可以用直尺和圓規做出來，哪些做不出來。他的這種思想已經超越他所在時代的方法論水平，具有很高的創意。少年高斯的這一數學思想，將數學的方法論研究帶入了一個新領域。有一天，高斯帶著他正十七邊形可以用幾何作圖的代數證明去找哥廷根大學的數學教授卡斯特請教。高斯說明來意後，卡斯特先是大吃一驚，然後哈哈大笑起來。他根本不相信一個19歲的少年能解決這道兩千多年來的數學難題。
為了讓卡斯特對他的證明感興趣，高斯換了一個說法：「卡斯特教授，我曾經解出過一道十七次方的代數方程。」
「年輕人，別開玩笑了。科學是神聖的，容不得半點虛假。」卡斯特一臉嚴肅地說。
「但這是真的。教授，我把這個十七次方程化簡成了一個低次方程。」高斯冷靜地答道。
「噢，那好吧，讓我看看你的『傑作』吧！」卡斯特略帶懷疑、甚至嘲諷的口氣說道，把高斯的手稿接了過去。
不看則罷，看了之後，卡斯特大吃一驚：這個少年太神奇了，其中的運算推理極其嚴密，看不出半點漏洞。卡斯特馬上讓高斯把證明過程重新整理，然後由他推薦到一家著名數學雜志上去發表。高斯小小的年紀就引起了世界數學界的注意，他自己也對這個發現十分得意。他在日記中寫道：「這是多麼干凈利索、周密漂亮！我死以後，要在墓碑上鐫刻一個正十七邊形，以紀念我在少年時代最偉大的發現！」
高斯是數學領域繼歐幾里德、牛頓、歐拉以後最偉大的數學家，有人稱之為「數學之王」。

『柒』 數學家高斯的故事

用很短的時間計算出了小學老師布置的任務：對自然數從1到100的求和。他所使用的方法是：對50對構造成和101的數列求和（1+100，2+99，3+98……），同時得到結果：5050。這一年，高斯9歲。

小時候高斯家裡很窮，且他父親不認為學問有何用，但高斯依舊喜歡看書，話說在小時候，冬天吃完飯後他父親就會要他上床睡覺，以節省燃油，但當他上床睡覺時，他會將蕪菁的內部挖空，裡面塞入棉布卷，當成燈來使用，以繼續讀書。

當高斯12歲時，已經開始懷疑元素幾何學中的基礎證明。當他16歲時，預測在歐氏幾何之外必然會產生一門完全不同的幾何學，即非歐幾里德幾何學。他導出了二項式定理的一般形式，將其成功的運用在無窮級數，並發展了數學分析的理論。

(7)數學高斯發明擴展閱讀：

重大成就：

19世紀30年代，高斯發明了磁強計。他辭去了天文台的工作，而轉向物理的研究。他與韋伯(1804－1891)在電磁學領域共同工作。

他比韋伯年長27歲，以亦師亦友的身份與其合作。1833年，通過受電磁影響的羅盤指針，他向韋伯發送出電報。這不僅是從韋伯的實驗室與天文台之間的第一個電話電報系統，也是世界首創的第一個電話電報系統。盡管線路才8千米長。

1840年，他和韋伯畫出了世界第一張地球磁場圖，並且定出了地球磁南極和磁北極的位置。次年，這些位置得到美國科學家的證實。

高斯在數個領域進行研究，但只把他認為已經成熟的理論發表出來。他經常對他的同事表示，該同事的結論已經被自己以前證明過了，只是因為基礎理論的不完備而沒有發表。批評者說他這樣做是因為喜歡搶出風頭。事實上高斯把他的研究結果都記錄起來了。

他死後，他的20部紀錄著他的研究結果和想法的筆記被發現，證明高斯所說的是事實。一般人認為，20部筆記並非高斯筆記的全部。

下薩克森州和哥廷根大學圖書館已經將高斯的全部著作數位化，並放置於互聯網上。

高斯的肖像曾被印刷在從1989年至2001年流通的10元德國馬克紙幣上。

『捌』 高斯的數學成就是什麼

還不到十八歲的高斯發現了：一個正n邊形可以用直尺和圓規畫出當且僅當n是底下兩種形式之一：k=0，1，2……十七世紀時法國數學家費馬（Fermat）以為公式在k=0，1，2，3，……給出素數。（事實上，目前只確定F0，F1，F2，F4是質數，F5不是）。
高斯用代數方法解決了二千多年來的幾何難題，而且找到正十七邊形的直尺與圓規的作法。他是那麼的興奮，因此決定一生研究數學。據說，他還表示希望死後在他的墓碑上能刻上一個正十七邊形，以紀念他少年時最重要的數學發現。
1799年高斯呈上他的博士論文，這論文證明了代數一個重要的定理：任何一元代數方程都有根。這結果數學上稱為「代數基本定理」。
事實上在高斯之間有許多數學家認為已給出了這個結果的證明，可是沒有一個證是嚴密的，高斯是第一個數學家給出嚴密無誤的證明，高斯認為這個定理是很重要的，在他一生中給了一共四個不同的證明。高斯沒有錢印刷他的學位論文，還好費迪南公爵給他錢印刷。
1807年高斯開始在哥廷根大學任數學和天文學教授，並任該校天文台台長。高斯在許多領域都有卓越的建樹。如果說微分幾何是他將數學應用於實際的產物，那麼非歐幾何則是他的純粹數學思維的結晶。他在數論，超幾何級數，復變函數論，橢圓函數論，統計數學，向量分析等方面也都取得了輝煌的成就。高斯關於數論的研究貢獻殊多。他認為「數學是科學之王，數論是數學之王，」。他的工作對後世影響深遠。19世紀德國代數數論有著突飛猛進的發展，是與高斯分不開的。
二十歲時高斯在他的日記上寫，他有許多數學想法出現在腦海中，由於時間不定，因此只能記錄一小部份。幸虧他把研究的成果寫成一本叫《算學研究》，並且在二十四歲時出版，這書是用拉丁文寫，原來有八章，由於錢不夠，只好印七章，這書可以說是數論第一本有系統的著作，高斯第一次介紹「同餘」這個概念

『玖』 高斯有什麼貢獻

高斯貢獻：正十七邊形、穀神星的軌道、天體運動理論、第一台電報機、日光反射鏡。

1、正十七邊形。1796年，19歲的高斯發現了如何只用一把尺子和一個圓規來構造一個正十七邊形。這是自2000多年前古希臘人以來，多邊形構造的首次進步。高斯用代數來證明他的構造，橋接了代數和幾何之間的一個關鍵鴻溝。

2、穀神星的軌道。這顆矮行星最初是由天文學家朱塞普·皮亞齊在1800年發現的，穀神星在天文學家計算出它的軌道之前，就已經消失在太陽的後面。

高斯創立了一種叫做最小二乘法的模型，這是一種計算觀測誤差的方法，可以准確預測這顆矮行星的位置。直到現在，高斯發明的這種計算方法仍然是在兩個變數之間找到精確關系的首選方法。

3、天體運動理論。1809年，高斯出版了關於天體在太空中運動的專著《天體運動理論》。該著作中描述了被大行星干擾的小行星運動，簡化了軌道預測的繁瑣數學運算。時至今日，高斯當年的研究仍然是天文學計算的基石。

4、第一台電報機。這也許不是高斯最著名的成就，但相當有創意。在1833年，高斯和物理學教授威廉·韋伯發明了第一台電磁電報機。在哥廷根大學，他們倆一直在磁學領域不斷合作。他們建造了第一台電報機，以連接天文台和物理研究所，這個系統能夠每分鍾發送8個單詞。

5、日光反射鏡。從1818年到1832年，高斯對漢諾威進行了大地測量。在這段時間里他發明了日光反射鏡，這是一種大大改善長距離土地測量的儀器。

日光反射鏡用一面鏡子把太陽光反射到遙遠的地方，可以達到幾百千米遠，這能夠為測量員標記位置。可惜，這種儀器需要在天氣晴朗的情況下才有很好的效果。到了20世紀80年代，GPS技術取代了它。