Диофант Александрийский

Диофант Александрийский
др.-греч. Διόφαντος ὁ Ἀλεξανδρεύς
Имя при рождении	др.-греч. Διόφαντος
Дата рождения	около 200
Место рождения	предп. Александрия, Древний Рим
Дата смерти	около 284
Место смерти	предп. Александрия, Древний Рим
Страна	Древний Рим
Научная сфера	теория чисел
Известен как	«отец алгебры»
Медиафайлы на Викискладе

Диофа́нт Александри́йский (др.-греч. Διόφαντος ὁ Ἀλεξανδρεύς; лат. Diophantus) — древнегреческий математик, живший предположительно в III веке н. э. Нередко упоминается как «отец алгебры». Автор «Арифметики» — книги, посвящённой нахождению положительных рациональных решений неопределённых уравнений. В наше время под «диофантовыми уравнениями» обычно понимают уравнения с целыми коэффициентами, решения которых требуется найти среди целых чисел.

Диофант был первым греческим математиком, который рассматривал дроби наравне с другими числами. Диофант также первым среди античных учёных предложил развитую математическую символику, которая позволяла формулировать полученные им результаты в достаточно компактном виде.

В честь Диофанта назван кратер на видимой стороне Луны.

Биография

Латинский перевод Арифметики (1621 г.)

О подробностях его жизни практически ничего не известно. С одной стороны, Диофант цитирует Гипсикла (II век до н. э.); с другой стороны, о Диофанте пишет Теон Александрийский (около 350 года н. э.), — откуда можно сделать вывод, что его жизнь протекала в границах этого периода. Возможное уточнение времени жизни Диофанта основано на том, что его Арифметика посвящена «достопочтеннейшему Дионисию». Полагают, что этот Дионисий — не кто иной, как епископ Дионисий Александрийский, живший в середине III в. н. э.

В Палатинской антологии содержится эпиграмма-задача:

  Прах Диофанта гробница покоит; дивись ей — и камень
  Мудрым искусством его скажет усопшего век.
  Волей богов шестую часть жизни он прожил ребёнком.
  И половину шестой встретил с пушком на щёках.
  Только минула седьмая, с подругой он обручился.
  С нею, пять лет проведя, сына дождался мудрец;
  Только полжизни отцовской возлюбленный сын его прожил.
  Отнят он был у отца ранней могилой своей.
  Дважды два года родитель оплакивал тяжкое горе,
  Тут и увидел предел жизни печальной своей.
                       (Перевод С. П. Боброва)

Она эквивалентна решению следующего уравнения:

$x={\frac {x}{6}}+{\frac {x}{12}}+{\frac {x}{7}}+5+{\frac {x}{2}}+4$

Это уравнение даёт $x=84$, то есть возраст Диофанта получается равным 84 годам. Однако достоверность сведений не может быть подтверждена.

Арифметика Диофанта

Основное произведение Диофанта — Арифметика в 13 книгах. Сохранились только 6 (или 10, см. ниже) первых книг из 13.

Лист из Арифметики (рукопись XIV века). В верхней строке записано уравнение: $x^{3}\cdot 8-x^{2}\cdot 16=x^{3}$.

Первая книга предварена обширным введением, в котором описаны используемые Диофантом обозначения. Неизвестную Диофант называет «числом» (ἀριθμός) и обозначает буквой ς, квадрат неизвестной — символом Δ^Υ (сокращение от δύναμις — «степень»), куб неизвестной — символом Κ^Υ (сокращение от κύβος — «куб»). Предусмотрены специальные знаки для следующих степеней неизвестного, вплоть до шестой, называемой кубо-кубом, и для противоположных им степеней, вплоть до минус шестой.

Знака сложения у Диофанта нет: он просто пишет рядом положительные члены в порядке убывания степени, причём в каждом члене сначала записывается степень неизвестного, а затем численный коэффициент. Вычитаемые члены также записываются рядом, а перед всей их группой ставится специальный знак в виде перевёрнутой буквы Ψ. Знак равенства обозначается двумя буквами ἴσ (сокращение от ἴσος — «равный»).

Сформулированы правило приведения подобных членов и правило прибавления или вычитания к обеим частям уравнения одного и того же числа или выражения: то, что потом у аль-Хорезми стало называться «алгеброй и алмукабалой». Введено правило знаков: «минус на плюс даёт минус», «минус на минус даёт плюс»; это правило используется при перемножении двух выражений с вычитаемыми членами. Всё это формулируется в общем виде, без отсылки к геометрическим истолкованиям.

Бо́льшая часть труда — это сборник задач с решениями (в сохранившихся шести книгах их всего 189, вместе с четырьмя из арабской части — 290), умело подобранных для иллюстрации общих методов. Главная проблематика Арифметики — нахождение положительных рациональных решений неопределённых уравнений. Рациональные числа трактуются Диофантом так же, как и натуральные, что не типично для античных математиков.

Сначала Диофант исследует системы уравнений второго порядка от двух неизвестных; он указывает метод нахождения других решений, если одно уже известно. Затем аналогичные методы он применяет к уравнениям высших степеней. В VI книге исследуются задачи, относящиеся к прямоугольным треугольникам с рациональными сторонами.

Влияние Арифметики на развитие математики

Задача II.8 в Арифметике (издание 1670 г.), снабжённая комментарием Ферма, ставшим Великой теоремой Ферма.

В X веке Арифметика была переведена на арабский язык (см. Куста ибн Лука), после чего математики стран ислама (Абу Камил и др.) продолжили некоторые исследования Диофанта. В Европе интерес к Арифметике возрос после того, как Рафаэль Бомбелли перевёл и опубликовал это сочинение на латинский язык, и опубликовал 143 задачи из него в своей Алгебре (1572). В 1621 году появился классический, подробно прокомментированный латинский перевод Арифметики, выполненный Баше де Мезириаком.

Методы Диофанта оказали огромное влияние на Франсуа Виета и Пьера Ферма; впрочем, в Новое время неопределённые уравнения обычно решаются в целых числах, а не в рациональных, как это делал Диофант. Когда Пьер Ферма читал «Арифметику» Диофанта, изданную Баше де Мезириаком, он пришёл к выводу, что одно из уравнений, похожих на рассмотренные Диофантом, не имеет решений в целых числах, и заметил на полях, что он нашёл «поистине чудесное доказательство этой теоремы… однако поля книги слишком узки, чтобы его привести». Сейчас это утверждение известно как Великая теорема Ферма.

В XX веке под именем Диофанта обнаружен арабский текст ещё четырёх книг Арифметики. И. Г. Башмакова и Е. И. Славутин, проанализировав этот текст, выдвинули гипотезу, что его автором был не Диофант, а хорошо разбиравшийся в методах Диофанта комментатор, вероятнее всего — Гипатия. Однако существенный разрыв в методике решений задач первых трёх и последних трёх книг хорошо заполняется четырьмя книгами арабского перевода. Это заставляет пересмотреть результаты предыдущих исследований.

Другие сочинения Диофанта

Трактат Диофанта О многоугольных числах (Περὶ πολυγώνων ἀριθμῶν) сохранился не полностью; в сохранившейся части методами геометрической алгебры выводится ряд вспомогательных теорем.

Из сочинений Диофанта Об измерении поверхностей (ἐπιπεδομετρικά) и Об умножении (Περὶ πολλαπλασιασμοῦ) также сохранились лишь отрывки.

Книга Диофанта Поризмы известна только по нескольким теоремам, используемым в Арифметике.

См. также

• Диофантово уравнение
• Математика в Древней Греции

Литература

Сочинения:

• Диофант. «Арифметика» и схолии / По изд. Таннери (греческие тексты) Архивная копия от 19 марта 2019 на Wayback Machine
• Диофант Александрийский. Арифметика и книга о многоугольных числах. Архивная копия от 24 апреля 2007 на Wayback Machine / Пер. И. Н. Веселовского; Ред. и коммент. И. Г. Башмаковой. — М.: Наука, ГРФМЛ, 1974. — 328 стр. — 17500 экз.
• Sesiano J. Books IV to VII of Diophantus’ Arithmetica in the Arabic translation attributed to Qusṭā ibn Lūqā / Jacques Sesiano. — Heidelberg: Springer-Verlag, 1982. (Арабский текст и английский перевод)
• Диофант. «Арифметика» — начато издание в серии «Collection Budé» (опубликованы Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine 2 тома: Кн. 4 — 7).

Исследования:

• Башмакова И. Г., Славутин Е. И., Розенфельд Б. А. Арабская версия «Арифметики» Диофанта // Историко-математические исследования. — М., 1978. — Вып. XXIII. — С. 192—225.
• Башмакова И. Г. Арифметика алгебраических кривых: (От Диофанта до Пуанкаре) // Историко-математические исследования. — 1975. — Вып. 20. — С. 104—124.
• Башмакова И. Г. Диофант и диофантовы уравнения. — М.: Наука, 1972 (Репринт.: М.: ЛКИ, 2007). Пер. на нем. яз.: Diophant und diophantische Gleichungen. — Basel; Stuttgart: Birkhauser, 1974. Пер. на англ. яз.: Diophantus and Diophantine Equations / Transl. by A. Shenitzer with the editorial assistance of H. Grant and updated by J. Silverman // The Dolciani Mathematical Expositions. — № 20. — Washington, DC: Mathematical Association of America, 1997.
• Башмакова И. Г. Диофант и Ферма: (К истории метода касательных и экстремумов) // Историко-математические исследования. — М., 1967. — Вып. VII. — С. 185—204.
• Башмакова И. Г., Славутин Е. И. История диофантова анализа от Диофанта до Ферма. — М.: Наука, 1984.
• История математики с древнейших времён до начала XIX столетия. — Т. I: С древнейш. времён до начала Нов. времени Архивировано 28 ноября 2012 года. / Под ред. А. П. Юшкевича. — М.: Наука, 1970.
• Славутин Е. И. Алгебра Диофанта и её истоки // Историко-математические исследования. — М., 1975. — Вып. 20. — С. 63 — 103.
• Щётников А. И. Можно ли назвать книгу Диофанта Александрийского «О многоугольных числах» чисто алгебраической? // Историко-математические исследования. — М., 2003. — Вып. 8 (43). — С. 267—277.
• Heath Th. L. Diophantus of Alexandria, A Study in the History of Greek Algebra. — Cambridge, 1910 (Repr.: NY, 1964).
• Knorr W. R. Arithmktikê stoicheiôsis: On Diophantus and Hero of Alexandria // Historia Mathematica. — 20. — 1993. — P. 180—192.
• Christianidis J. The way of Diophantus: Some clarifications on Diophantus’ method of solution // Historia Mathematica. — 34. — 2007. — P. 289—305.
• Rashed R., Houzel C. Les Arithmétiques de Diophante. Lecture historique et mathématique. — De Gruyter, 2013.

Ссылки

• Джон Дж. О’Коннор и Эдмунд Ф. Робертсон. Диофант Александрийский (англ.) — биография в архиве MacTutor.