亨利·帕德

✍ dations ◷ 2025-06-29 23:50:45 #法国数学家

亨利·尤金·帕德(法语:Henri Eugène Padé,1863年12月17日-1953年7月9日),法国数学家,因应用有理函数发展函数的帕德近似而闻名。

享利·尤金·帕德于1863年12月17日在法国北部皮卡第大区首府亚眠邻近的阿布维勒出生。他在家乡上学,17岁时取得学士文凭;然后到巴黎圣路易中学(Lycée Saint-Louis)继续接受高等教育。在那他花了两年时间准备参加巴黎高等师范学院的入学考试。

1883年进入巴黎高师就读,三年后于数学系毕业并开始担任中学教职。在此期间他开始发表数学研究论文,而在 1888年有第一份出版品。1889年帕德前往德国继续学术研究,他先到了莱比锡,然后前往哥廷根,向菲利克斯·克莱因和赫尔曼·阿曼杜斯·施瓦茨学习。隔年回到法国继续在中学任教,同时在埃尔米特的指导下攻读数学博士学位。1892年他向巴黎索邦大学递交了博士论文《Sur la representation approchee d'une fonction par des fractions rationelles》。帕德于1892年6月21日辩护他的博士论文,而博士论文审核人是他的指导教授埃尔米特,以及埃米尔·皮卡和 Paul Appell。

帕德在其论文中首先系统地研究了现代称之为帕德函数近似的理论,给出函数的近似幂级数。他证明了其整体架构,结果清楚地阐明了帕德函数近似和连分数之间的联系。虽然过去没有像帕德以系统方式地研发理论,但这些想法已经存在了一段时间。丹尼尔·伯努利早在1730年就已经研究了帕德类型的近似,詹姆斯·斯特灵(James Stirling)在同一年发表的《Methodus》中给出了类似的差分法。大约同一时间,欧拉使用帕德类型的近似方法来寻找一级数的总和。1758年兰伯特也发现了帕德类型的近似方法,但没有发展出泛用的一般理论。第一个意识到帕德函数近似方法意义的人,似乎是拉格朗日;他在 1776年的一篇论文中,把函数与连分数联系起来;而这个方法继续被许多数学家经常地使用,例如 Kummer在1837年使用帕德函数近似来求出收敛非常缓慢的级数和;1845年雅可比推导出一个关于函数近似的公式。由韦尔斯特拉斯在 1870年审核 Hankel 写于 1861年的博士论文《Über eine besondere Classe der symmetrischen Determinanten》中出现了帕德函数近似;在二十年后费迪南德·格奥尔格·弗罗贝尼乌斯发现了他的发表论文中,更充分发展的近似之间的认同。

公平地说,这项工作是对帕德函数近似的第一次系统研究。在弗罗贝尼乌斯的贡献之间,Darboux 则研究了指数函数的帕德函数近似;其他贡献由 Laguerre和 Chebyshev提出。而帕德的指导教授埃尔米特在1873年的研究中,使用近似和连分数来证明常数 e 的超越性。

这些前人早期的工作成果,帕德预先知道多少并不很明显,他似乎没有意识到弗罗贝尼乌斯的贡献。影响他最大的是指导教授埃尔米特,在那时已经发展出了关于有理函数插值的一般理论。帕德在他的博士论文中表明,在适当的定义中,帕德函数近似是所有有理函数的最佳化方法。

在 1903年波士顿举行的美国数学学会会议上,Van Vleck 说:

帕德在他的论文中建立了该表的各种属性,并在后来的论文进一步发展了这些想法,尤其是 1899年当他研究指数级数时,还有 1901年当他考虑数式(1 + x)m 其中的 m 为非整数时。

完成博士学业后,1893年10月帕德在里尔的 Lycée Faidherbe任教。他继续研究函数近似方法,并于 1894年出版了他对 Hermite 所研究连分数算法的回顾。所以本文中介绍的函数近似,现称为 Padé-Hermite函数近似。 在Lycée Faidherbe 任职满三年后,1897年1月 帕德接替了 Émile Borel 而成为里尔大学的讲座教授(Maîtrede Conférences)。1899年,帕德发表了关于帕德函数近似的另一项重要著作:如上所述,他深入研究了指数函数的近似方法。

在里尔大学任职四年后,帕德于 1902年6月前往普瓦捷担任理论与应用力学教授一职。满一年后他接受波尔多大学的委任并搬到那里。1906年他获得了法国科学院大奖赛,而在同年被任命为波尔多大学的理学院院长。让我们简要介绍一下这场大奖赛。巴黎科学院 1906年大奖赛 提出的主题是关于代数连分数的收敛,收到了五份参赛论文,指派了四名论文评审裁判: Émile Picard、保罗·潘勒韦、Poincaré 和 Appell。Émile Picard 阅读了两份提交的论文,其中包括帕德所提出的一份,而其他裁判则分别阅读了一份其余三个条目。布雷津斯基写道:

帕德的贡献包含两份有封笺的论文稿。第一份编号为 6614,写成日期为 1903年2月2日而于 1907年出版的《Annales de l'École Normale Supérieure》。它涉及到满足差分方程的序列生成函数,发展其连续部分。第二份日期为 1903年6月22日,其中包含一篇题为《研究连续连分数中的某些函数并发展新方法》的论文。五件作品中有三件获奖,帕德获得一等奖的一半总奖金,而剰下金额分配给了第二、第三名的提交论文者。这是他大学教职业生涯中达成的颠峰。

到 1908年,帕德写了41篇论文,其中 29篇论文是连分数和帕德函数近似。尽管他在后来许多的论文中提出了 Padé近似理论;也已经做出了其它重大贡献,例如出版一本初级代数书,并将德文的 Klein's Erlangen 程序翻译成法语;然而其他数学家并没有很快接受Padé近似理论,而在 Borel 将此理论写于 1901年关于发散级数的书中之后,才确实成名。

帕德在波尔多大学取得了很高的地位,于 1908年离开大学,当时他44岁,成为贝桑松学院最年轻的的校长。对帕德来说这也是很高的成就。1917年他成为第戎学院的校长,从 1923年直到 1934年退休;70岁时的他是 Aix-Marseille 的校长。

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