Волновое уравнение и спор о звучащей струне
Дифференциальное уравнение, описывающее колебания натянутой струны, и математический спор о том, что вообще считать функцией.
Француз Жан Даламбер записал уравнение в 1747 году и решил его в общем виде через две произвольные функции. Швейцарец Леонард Эйлер допустил в качестве решения кривую, проведённую от руки, а Даниил Бернулли задал решение суммой синусов; Даламбер настаивал на одном аналитическом выражении на всю струну.
Спор о допустимых функциях занял несколько десятилетий и подготовил и обобщение самого понятия функции, и разложение произвольных функций в тригонометрические ряды.
Почему такая дата
За дату принят 1747 год: мемуар Даламбера входит в том Берлинской академии «за 1747 год» (т. 3, с. 214-219), однако сам том напечатан позже, и описи расходятся между 1749 и 1750 годами. Спор продолжался дальше: ответ Эйлера 1748 года, решение рядом Даниила Бернулли 1753 года. В печати это первое появление именно волнового уравнения, а не первое уравнение в частных производных вообще: Кажори относит ясные примеры таких уравнений к 1719 году у Николая Бернулли и к работам Эйлера 1734 года.
Из чего выросло
-
Дифференциальное и интегральное исчисление
повлияло на · Уверенность: средняя
Волновое уравнение записано в частных производных, то есть выросло из дифференциального исчисления, распространённого на функции нескольких переменных: сам этот аппарат складывался уже после 1684 года, ясные примеры таких уравнений известны с 1719 года.
Источники связи
- Jesper Lützen, Euler's Vision of a General Partial Differential Calculus for a Generalized Kind of Function, Mathematics Magazine 56 (5), перепечатано в Sherlock Holmes in Babylon, MAA, 354-360 (1983) Сверено 20.09.2026
the type of functions which could be allowed in analysis, particularly in the new partial differential calculus
- Florian Cajori, The Early History of Partial Differential Equations and of Partial Differentiation and Integration, American Mathematical Monthly 35 (9), 459-467 (1928) Сверено 20.09.2026
Partial differential equations stand out clearly in six examples on trajectories published in 1719 by Nicolaus Bernoulli
«Сверено» значит, что в этот день цитата была найдена по указанному адресу дословно. Отсутствие даты значит, что мы пока не смогли открыть источник, а не что цитата неверна.
- Jesper Lützen, Euler's Vision of a General Partial Differential Calculus for a Generalized Kind of Function, Mathematics Magazine 56 (5), перепечатано в Sherlock Holmes in Babylon, MAA, 354-360 (1983) Сверено 20.09.2026
Источники узла
- Jean d'Alembert, biography, MacTutor History of Mathematics (2023) Сверено 20.09.2026
first appearance of the wave equation in print
- Israel Kleiner, Evolution of the Function Concept: A Brief Survey, The College Mathematics Journal 20 (4), 282-300 (1989) Сверено 20.09.2026
Of crucial importance for the subsequent evolution of the concept of the function was the Vibrating-String Problem
- Elizabeth Garber, Vibrating Strings and Eighteenth-Century Mechanics, глава 2 в The Language of Physics, Birkhäuser (1999) Сверено 20.09.2026
The issues were the nature of legitimate mathematical functions, the definition of continuity, and differentiability.
- Florian Cajori, The Early History of Partial Differential Equations and of Partial Differentiation and Integration, American Mathematical Monthly 35 (9), 459-467 (1928) Сверено 20.09.2026
Partial differential equations stand out clearly in six examples on trajectories published in 1719 by Nicolaus Bernoulli
- Jean Le Rond D'Alembert, Recherches sur la courbe que forme une corde tendue mise en vibration, Histoire de l'Académie royale des sciences et belles-lettres de Berlin, 214-219 (1747) Сверено 20.09.2026
Recherches sur la courbe que forme une corde tendue mise en vibration
«Сверено» значит, что в этот день цитата была найдена по указанному адресу дословно. Отсутствие даты значит, что мы пока не смогли открыть источник, а не что цитата неверна.