111.西尔维斯特的矩阵
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※111.西尔维斯特的矩阵
西尔维斯特(James Joseph Sylvester,1814—1897)凯莱(Arthur Cayley,1821—1895)
1850年
西尔维斯特的肖像,印在由贝克(H.F.Baker)主编,《西尔维斯特数学论文全集》第四册的封面页上。
魔方阵(约公元前2200年),三十六位军官问题(1779年)及西尔维斯特直线问题(1893年)
1850年,英国数学家西尔维斯特在《论新定理集》(On a New Class of Theorems)中,第一次使用“矩阵”这个说法,表示一个所属元素可以用加法及乘法运算、外观为矩形配置的数组。矩阵通常用来描述一个线性方程组,或是用以简单表现某些同时包含两个以上参数的信息。
不过,深入研究并全面确认矩阵所具备代数特性的功劳,却要归功于另一位英国数学家凯莱日后于1855年所提出的研究成果。由于西尔维斯特和凯莱在研究领域一向维持相当良好的合作关系,所以,后人多半把这两位视为矩阵理论的共同创立者。
虽然矩阵理论直到19世纪中叶才算是开花结果,但是,几个跟矩阵相关简单概念的诞生时间,却可以回溯到公元纪年之前—像是早就知道魔方阵的古中国人就懂得运用矩阵原理求取联立方程式的解。此外,17世纪时,1683年的日本数学家关孝和(Seki Kowa),以及1693年的德国数学家莱布尼兹(Gottfried Leibniz)都曾研究过使用矩阵的方法。
西尔维斯特和凯莱两人都就读于剑桥大学。尽管西尔维斯特当年在数学会考上的成绩名列第二,可是碍于他犹太人的身份,以致西尔维斯特最终并未顺利取得剑桥大学的学位。在就读于剑桥大学之前,西尔维斯特曾是利物浦皇家研究学会的一员,却也因为个人宗教信仰而被学生严重骚扰,最终不得不逃到都柏林避难。
凯莱曾经担任过超过十年的律师,同时却也发表了大约250篇数学论文,就读于剑桥大学期间内,更发表了另外650篇论文。凯莱也是第一位清楚说明矩阵乘法运算的数学家。
今天用到矩阵的领域非常多,像是信息加密与解密、电脑绘图的组件操作(包括电动玩具跟医疗影像)、系统性或联立线性方程式的计算、量子力学在原子结构上的研究、物理刚体的均衡、图论、赛局理论、经济分析模型及电路连接等。 数学之书:数学史上250个里程碑式的发现