生日快乐,约瑟夫·路易斯·拉格朗日

2020年1月25日

路易十六国王和拿破仑最有可能同意的事情:约瑟夫·路易斯·拉格朗日是一位了不起的数学家。拉格朗日在他的多产和多样化的职业生涯中赢得了许多奖项。他是柏林大法院弗雷德里克国王的成员,后来接受了路易十六国王的邀请搬到巴黎,他一生都在那里生活,包括整个法国大革命。当拿破仑上台时,他给了拉格朗日荣誉。尽管拉格朗日于1813年去世,但他的遗产和成就仍在继续。

约瑟夫·路易斯·拉格朗日的早期生活

约瑟夫·路易斯·拉格朗日(Joseph-Louis Lagrange)于1736年1月25日出生于现在的意大利。他的家人是富裕的,他的父亲是撒丁岛国王的财务主管。不幸的是,他的父亲在拉格兰奇(Lagrange)年轻时就失去了猜测。

与其他著名的数学家不同,拉格朗日在很小的时候就没有被数学所消耗,而是出发去都灵大学成为一名律师。但是在大学开始仅一年后,拉格兰奇发现了一篇论文埃德蒙·哈雷(Edmond Halley)。受到极大的启发,他投入了数学,经过一年的学习,拉格朗日发表了他的第一篇数学论文。在那之后的一年,他19岁,是大学的数学教授。这样开始了拉格朗日作为数学家的多产和开创性的职业。


拉格朗日的肖像。在公共领域中的图像,通过Wikimedia Commons

数学职业

约瑟夫·路易斯·拉格兰奇(Joseph-Louis Lagrange)积累了法国科学院的一系列奖项。他的第一个是1764年。他在1772年赢得了另一场冠军。1774年另一场赢得了比赛。1778年。

1766年,在拉格朗日(Lagrange)获得法国科学院的第一个奖项两年后,莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler)从他在大法院弗雷德里克国王的职位上退休。弗雷德里克国王认为,欧洲最伟大的国王(他本人)在他的法庭上拥有欧洲最伟大的数学家是很合适的。欧拉(Euler)推荐了拉格朗日(Lagrange),他接受了该职位并搬到柏林。拉格朗日在柏林呆了二十年,并在各个领域(包括力学,概率和流体动力学)工作了许多问题。

弗雷德里克国王去世后,拉格朗日收到了许多特许权使用费的邀请,加入法院。最终,拉格朗日接受了路易十六国王的邀请,并去了巴黎。在这里,他出版了他的大酒店,MécaniqueAnalytique。这本论文是开创性的:它综合了欧拉和伯努利等人的物理相关工作,并从几何学到分析方法过渡物理学。

拉格朗日不是政治的人,在法国大革命期间保护了他。尽管他准备逃离法国,但他最终留下来,并于1794年开业时成为ÉcolePolytechnique的主要数学教授之一。Lagrange目前也很大程度上参与了为公制系统创建标准。拿破仑(Napoleon)于1799年上台。在统治期间,他命名了拉格朗日(Lagrange)是参议员和一名伯爵。拉格朗日于1813年4月10日在巴黎77岁。

拉格朗日的遗产

Lagrange对数学的贡献可以在各种各样的领域中找到,因此在这里只提到一些。尽管其他人也参与了他们的发展,但其中一些主题以拉格朗日的名字命名。

变异的计算

Lagrange建立在Euler早期工作的基础上,如今为数学领域的基础开发了变化的计算。由牛顿和莱布尼兹发明的常规微积分,涉及坐标变量的功能,例如X,,,,y, 和z和概念无限量,例如DX,,,,dy, 和DZ

变异的计算是该概念的概括,是对“函数函数”的分析,称为功能,其中无限量称为变异。功能的变化F通常写为\ delta f。类似于可以使用传统演算来找到最小化函数的坐标的方式,可以使用变化的计算来找到一组函数的函数,从而最大程度地减少了类型的能量样数量,即Lagrangian。这种最小化过程导致拉格朗日的方程以及欧拉 - 拉格朗日方程。

变化的计算理论允许根据拉格朗日,所谓的拉格朗日力学对牛顿力学进行重新制定。多年来,这已经在不同的方向上通过量子理论中的应用概括为有限元理论和优化理论。

拉格朗日乘数理论

拉格朗日的另一个贡献是Lagrange乘数的方法,这是一种具有平等约束的优化的一般策略。该方法在线性和非线性优化,数学物理,最佳控制,金融等方面具有许多应用。

拉格朗日乘数可用于在各种问题上执行限制, 像一个链状,以及在优化方法中,用于查找受平等约束的功能的局部最大值和最小值。

使用Lagrange乘数的Catenary的约束问题的图表
使用Lagrange乘数的catenary的约束问题。

变形的几何形状

任意的拉格朗日 - 尤尔里亚方法结合了拉格朗日和欧拉的工作,用于模拟变形的几何形状,并且是分析不可或缺的一部分流体结构相互作用(FSI)问题

FSI模拟流经微量的流体流动。通过任意的Lagrangian -Eulerian方法可以找到变形的网格。

拉格朗日多项式

拉格朗日有限元或形状函数使用插值理论使用拉格朗日多项式,并且是最常见的基本元素之一有限元方法

带有节点放置的Lagrange元素的图形。
拉格朗日元素及其节点放置。

额外阅读

拉格朗日的作品增长了数学和科学方面的进步。在这篇博客文章中不可能全部介绍它们。如果您有兴趣了解更多信息,请务必查看以下链接。


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