【统计名人】皮埃尔·德·费马:铸就了概率统计的不朽功勋
皮埃尔·德·费马于1601年8月20日出生在图卢兹附近的博蒙德罗曼,父亲是皮革商人。费马在大学时是专攻法律的,毕业后以当律师为业,曾担任图卢兹议会的法律顾问三十余年。

费马是一位业余数学家。他三十岁时,才开始利用闲暇时间从事数学研究。他与帕斯卡、笛卡儿、华利斯等著名数学家交往比较密切。费马在数学方面的成就在十七世纪的数学史上是非常突出的。他先后对数论解析几何税率论微积分等作了开创性研究,被誉为“业余数学家之王”。

费马对数论有很深的研究,十七世纪的数论几乎是费马的世界。他得出了导数所有约数的系统方法。特别是提出了著名的“大定理”,至今仍然吸引着一批为之奋斗的数学家。
大约在1637年,费马在阅读古希腊数学家丢番图(Diophantus,约公元250)的《算术》一书时,在书的空白处写下许多注释。
其中一条说“不可能把一个整数的立方分解为两个立方教之和,也不可能把一个四次方效分解为两个四次方数之和,一般地说,不可能把任意高于两次的方幕分解为两个同幂次的次数之和。对此,我已发现了一个真正奇妙的证明,可惜这里的页边空白太小,写不下了。”费马所有别的猜测,先后都找到了证明,唯一的例外就是这一段话。
他的这个注释在他去世后三年发表,人们为了纪念费马,把它称之为“费马大定理”。许多数学家如欧拉、勒让德尔、高斯、拉梅、林德曼等为研究这个问题,花费了大量时间,有的甚至献出了毕生的精力,都没有获得解决。
“费马大定理”就其本身来说,并没有特殊的重要性,但是,为了寻找它那“得而复失”的神秘证明的漫长历史,却赋予它一种激情的特殊力量。更具有价值的是它给人们提出了一种启示的灵感,使得库默通过研究各种领域中的因子分解问题,发明了理想数,从而开拓出一个代数领域的广泛理论。
费马早在笛卡尔的《几何学》发表以前,已经提出了研究曲线问题的一般方法。他从希腊几何学的成就出发,同他所提出的一般方法,对阿波罗尼奥斯关于轨迹的某些失传的证明做出补充。
1630年他把这一工作写成《平面与立体轨迹引论》小册子,但这一著作直到他去世后14年,即1679年才出版问世。

1654年,当梅雷向帕斯卡提出一个关于赌博方面的难题——得点问题。要求解答时,帕斯卡曾把自己对这个问題所得出的解决办法写信寄给费马,与他进行商讨,希望听取费马的意见。

帕斯卡分析说:按条件甲已得2点,乙只有1点,如果再赌一次,则有两种可能性:甲大获全胜,赢得全部赌金;或者与乙的点数相等,此时平分赌金是公正的。把这两种情况平均一下,甲应得赌金的3/4,从而乙应得赌金的1/4。
但费马却提出不同的解法:由于甲已有a点,乙已有b点,要结束这场赌博,最多还需赌(S-a)+(S-b)-1次。也就是说,按这个具体例子,最多还需要再玩两局,其结果有以下四种可能情况:
1
2
3
4
甲
甲
乙
乙
甲
乙
甲
乙
在前面三种情况下,甲赢得全部赌金,仅第四种情况能使乙获胜。因此,甲有权分得赌金的3/4,而乙则应分得赌金的1/4。他们所用的方法不同,但得到的结论是相同的。
费马同帕斯卡通过信的交往,发现有必要把赌博者认为错综复杂的“得点问题”提高到数学理论上去研究的重要性,几经研究之后,得出了一般化的解法,从而为概率原理奠定了基础,他们研究的问题,实质上是一个特定场合下统计学上所说的“数学期望”问题,所以,概率论的发展被认为是从帕斯卡与费马开始的。
费马还研究了几何光学的基本原理,在此基础上得出了元的反射和折射定律。
费马有许多在数学和物理学方面的发现,发表在他致朋友们的书信中。

由于费马好静成癖,对发表著作不感兴趣,所以他的不少宝贵成就,诸如“分赌难题”的另一种解题方法等,都只是随手写在给朋友的信上或书的边缘处,以致在概率论方面最早出版著作的却是其他的学者。
他因此失掉了发现解析几何的优先权;他和笛卡尔各自独立发现了解析几何,事实上,笛卡儿的形式分析只涉及到二维的情形,而费马还考虑了三维的情况。
费马也丢掉了发明微积分的某些特性的优先权,这些特性后来启发牛顿发明了微积分。
然而,费马可能对此并不在乎,他从事数学研究主要是出于自己的兴趣和取得的成就。
费马于1665年1月12日在图卢兹附近的卡斯特尔去世。
在他去世后,他的儿子才对他的著作进行了搜集整理,于1669年出版了《费马全集》,把他的成果公之于世。
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