老曹高分数学之泰勒公式讲解（数学大师拉格朗日）

1813年4月10日，法国著名数学家、物理学家约瑟夫·拉格朗日逝世。

拉格朗日在数学、力学和天文学三个学科领域中都有历史性的贡献，其中尤以数学方面的成就最为突出。

拉格朗日的父亲是一名军官，后由于经商破产，家道中落。据拉格朗日本人回忆，如果幼年时家境富裕，他也就不会做数学研究了，因为父亲一心想把他培养成为一名律师，但拉格朗日个人却对法律毫无兴趣。

到了青年时代，在数学家雷维里的教导下，拉格朗日喜爱上了几何学。17岁时，他读了天文学家哈雷介绍牛顿微积分的短文时，感觉到“分析才是自己最热爱的学科”，从此他迷上了数学分析。

18岁时，拉格朗日写了第一篇论文，并寄给了当时在柏林科学院任职的数学家欧拉。不久后，他获知这一成果早在半个世纪前就被莱布尼兹取得了。这一开端并未使拉格朗日就此放弃研究，相反，更坚定了他投身数学分析领域的信心。

一年后，拉格朗日发展了欧拉所开创的变分法，从此在都灵声名大振，成为当时欧洲公认的第一流数学家。

28岁时，他对用万有引力解释月球天平动问题的研究获奖。两年后又因对法国科学院提出的一个复杂的六体问题的研究获奖。

同一年，德国的腓特烈大帝向拉格朗日发出邀请时说，在“欧洲最大的王”的宫廷中应有“欧洲最大的数学家”。于是他应邀前往柏林，开始了他一生科学研究的鼎盛时期。在此期间，他完成了《分析力学》一书。他在序言中宣称：力学已经成为分析的一个分支。

1786年，腓特烈大帝去世之后，拉格朗日接受了法国国王路易十六的邀请，定居巴黎。

1975年，拉格朗日在其著作中发表了先后由华林和欧拉发现的拉格朗日插值法，从此他的名字就和这个方法联系在一起。（现在小学数学中的“填数字，找规律”问题，其实随便填什么数都可以，因为用拉格朗日插值公式都能解释。）

1799年，法国完成统一度量衡工作，制定了被世界公认的长度面积体积质量的单位，拉格朗日为此付出了巨大的努力。

1813年4月3日，拿破仑授予他帝国大十字勋章，但此时的拉格朗日已卧床不起，并于一周后逝世。

拉格朗日的贡献

拉格朗日的贡献不只存在于大家所熟识的天体运行方面，他对于数学方面的研究也是十分重大的。拉格朗日提出了关于拉格朗日插值、拉格朗日点等为以后科学研究奠定基础的研究成果，为以后高等数学以及天体运行奉为主要依据。

拉格朗日雕像

在早些年拉格朗日开始与当时伟大的数学家欧拉研究关于等周的问题，这一论点的提出为日后关于数学上的独立奠定了有效基础。在当时数学只是作为一些研究上的一种辅助方法，在当时的研究领域中并不承认数学是一种独立的学科，拉格朗日通过相关的研究之后确立了数学可以作为一种独立的学科存在，并在以后从事相关研究。

拉格朗日在研究数学的时候发现在解多次方程或者是一些等阶数值的时候工作十分繁琐，十分的浪费精力并且无法得到准确数据，因此他发现在解答相关方程的时候可以创立一个插值来进行代替，这个差值可以运用于所有的方程式来进行解答。为今后的研究工作减少了负担，促进了研究的进程。

时至今日，在做高等数学的微积分以及函数问题的时候，其简化过程都与拉格朗日的贡献分不开。在时空研究站研究天体运动学的时候都会运用到当时所提出的拉格朗日点，此观点有效地解决了无法运用仪器检测出未知行星的运动轨迹，对于拦截有危险的行星起到很大的作用。

拉格朗日成就表现在数学上就是他把数学分析和几何也分开了，在拉格朗日之前数学学科的领域很广，不管是力学还是几何学数学都会有所涉及，直到拉格朗日让这门独立的学科变得更为独立，从此之后，数学变成了非常重要的一个自然科学学科，而不再是研究其他学科的工具。

拉格朗日成就体现在物理学中就是他创立了分析力学这门学科，他还写过一篇论文《分析力学》，在这本书中他总结了前代各个伟大的物理学家的经验，并发展了欧拉先进的研究成果，把数学数据应用到力学中，从而丰富了这门学科的知识，也让这门学科变得更加普遍，所以拉格朗日可以说是力学的奠基人。

主要成就

拉格朗日点

拉格朗日点

拉格朗日点并不是天体上运作与人类生活毫无关系的五点，其作用意在于造福人类。在拉格朗日点发现之后，人们在原有的基础上进行修改以及推断，之后根据这一观点被航天工程中作以运用。之后通过这一结论推断出了“三体问题”，通过这一论点发现了很多的小行星。通过这一论点可以计算出一些使用仪器无法观测到的小行星运行轨迹，在发现某些小行星的运行轨迹会威胁到地球之后会通过计算改变其他“天体”的轨迹解决这些威胁。

拉格朗日点的提出让外太空这一未知的领域有了研究的方向，目前很多的天体研究科学家对于这一论点进行进一步的推断以便于今后天体上的研究。一些空间研究中心的人员也通过这一论点推断外太空那些未知的行星轨迹，从而保障地球上的安全。

月球问题

拉格朗日总结了18世纪的数学成果，同时又为19世拉格朗日点[1]纪的数学研究开辟了道路，堪称法国最杰出的数学大师。同时，他的关于月球运动(三体问题)、行星运动、轨道计算、两个不动中心问题、流体力学等方面的成果，在使天文学力学化、力学分析化上，也起到了历史性的作用，促进了力学和天体力学的进一步发展，成为这些领域的开创性或奠基性研究。

方程解法

在柏林工作的前十年，拉格朗日把大量时间花在代数方程和超越方程的解法上，作出了有价值的贡献，推动了代数学的发展。他提交给柏林科学院两篇著名的论文：《关于解数值方程》和《关于方程的代数解法的研究》。把前人解三、四次代数方程的各种解法，总结为一套标准方法，即把方程化拉格朗日点[2]为低一次的方程(称辅助方程或预解式)以求解。

置换群

他试图寻找五次方程的预解函数，希望这个函数是低于五次的方程的解，但未获得成功。然而，他的思想已蕴含着置换群概念，对后来阿贝尔和伽罗华起到启发性作用，最终解决了高于四次的一般方程为何不能用代数方法求解的问题。因而也可以说拉格朗日是群论的先驱。

数论

在数论方面，拉格朗日也显示出非凡的才能。他对费马提出的许多问题作出了解答。如，一个正整数是不多于4个平方数的和的问题等等，他还证明了圆周率的无理性。拉格朗日的这些研究成果丰富了数论的内容。

幂级数

在《解析函数论》以及他早在1772年的一篇论文中，在为微积分奠定理论基础方面作了独特的尝试，他企图把微分运算归结为代数运算，从而抛弃自牛顿以来一直令人困惑的无穷小量，并想由此出发建立全部分析学。但是由于他没有考虑到无穷级数的收敛性问题，他自以为摆脱了极限概念，其实只是回避了极限概念，并没有能达到他想使微积分代数化、严密化的目的。不过，他用幂级数表示函数的处理方法对分析学的发展产生了影响，成为实变函数论的起点。

分析力学

拉格朗日也是分析力学的创立者。拉格朗日在其名著《分析力学》中，在总结历史上各种力学基本原理的基础上，发展达朗贝尔、欧拉等人研究成果，引入了势和等势面的概念，进一步把数学分析应用于质点和刚体力学，提出了运用于静力学和动力学的普遍方程，引进广义坐标的概念，建立了拉格朗日方程，把力学体系的运动方程从以力为基本概念的牛顿形式，改变为以能量为基本概念的分析力学形式，奠定了分析力学的基础，为把力学理论推广应用到物理学其他领域开辟了道路。

拉格朗日方法

他还给出刚体在重力作用下，绕旋转对称轴上的定点转动(拉格朗日陀螺)的欧拉动力学方程的解，对三体问题的求解方法有重要贡献，解决了限制性三体运动的定型问题。拉格朗日对流体运动的理论也有重要贡献，提出了描述流体运动的拉格朗日方法。

行星问题

拉格朗日的研究工作中，约有一半同天体力学有关。他用自己在分析力学中的原理和公式，建立起各类天体的运动方程。在天体运动方程的解法中，拉格朗日发现了三体问题运动方程的五个特解，即拉格朗日平动解。此外，他还研究了彗星和小行星的摄动问题，提出了彗星起源假说等。

数学领域荣誉

近百余年来，数学领域的许多新成就都可以直接或间接地溯源于拉格朗日的工作。所以他在数学史上被认为是对分析数学的发展产生全面影响的数学家之一。被誉为“欧洲最大的数学家”。

“三L”：法国18世纪后期到19世纪初数学界著名的三个人物：拉格朗日（josephlouislagrange)、拉普拉斯（pierre-simonlaplace)和勒让德（adrien-marielegendre)三个人的姓氏的第一个字母为“L”，又生活在同一时代，所以人们称他们为“三L”。

拉格朗日是近代欧洲难得一见的数学天才，有的后世数学家形容拉格朗日总结了18世纪以来所有的数学成果，并把它们之中错误的地方修正过来，同时又给19世纪后来的数学研究开辟了一条新的道路，可以说拉格朗日是法国承前启后的人物。其实如果要完全列出拉格朗日成就来是很多的，他这一生涉猎的领域实在太过广泛。

拉格朗日一生中给世界近代自然科学发展作出了太大帮助，可以说很多学科的新领域都是他拓展的，拉格朗日的工作不仅总结了前人经验而且还大大方便了后代的科学家，现在很多科学家所用的材料都是拉格朗日生前整理的。

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