Isaac Barrow

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Isaac Barrow

Description de l'image  Isaac Barrow.jpg.
Naissance octobre 1630
Londres (Angleterre)
Décès 4 mai 1677 (46 ans)
Londres (Angleterre)
Nationalité Angleterre
Champs Mathématiques
Institutions Université de Cambridge
Renommé pour Géométrie, optique

Isaac Barrow (octobre 1630, Londres - 4 mai 1677) fut un philologue, mathématicien et théologien anglais. Il est connu pour ses travaux précurseurs en calcul infinitésimal, et en particulier pour son travail sur les tangentes. Isaac Newton fut l'un de ses élèves.

Origine et parcours[modifier | modifier le code]

Barrow naquit à Londres. Il alla d'abord à l'école à Charterhouse School (où il était si dissipé qu'on entendit son père prier que, plût-il à Dieu de prendre n'importe lequel de ses enfants, il délaisserait plus facilement Isaac), puis à la Felsted School (en). Il termina son cycle d'études au Collège Trinity, à Cambridge ; après avoir obtenu son diplôme en 1648, il fut sélectionné pour une bourse en 1649 ; il vécut au collège par la suite, mais en 1655 il en fut chassé par la persécution des Indépendants. Il passa les quatre années suivantes à voyager à travers la France, l'Italie et même jusqu'à Constantinople, et après bien des aventures il revint en Angleterre en 1659.

Enseignement[modifier | modifier le code]

Isaac Barrow prit les ordres l'année suivante et accéda à la chaire prestigieuse de Professeur de la Couronne (en) du grec à Cambridge. En 1662 il devint membre de la Royal Society et fut nommé professeur de géométrie au Gresham College, et en 1663, il fut choisi comme premier titulaire de la chaire lucasienne de mathématiques à Cambridge. Il en démissionna six ans plus tard en faveur de son élève Isaac Newton, dont il reconnaissait très honnêtement les capacités supérieures. Le reste de sa vie fut entièrement consacré à la théologie. Il devint chapelain de Charles II. Nommé directeur du Trinity College en 1672, il occupa ce poste jusqu'à sa mort.

Description[modifier | modifier le code]

Il est décrit comme « de petite taille, maigre et le teint pâle » , négligé dans sa tenue et fumeur invétéré. Sa force et son courage étaient remarquables : lors d'un voyage en Orient, il sauva le navire, par sa vaillance, de la capture par des pirates. Un esprit vif et caustique fit de lui l'un des favoris de Charles II, et inspira le respect aux courtisans, même ceux qui ne l'appréciaient pas. Avec son style d'écriture soutenu et un peu formel, sa vie irréprochable et son caractère consciencieux et très rigoureux, il était un personnage imposant de l'époque.

Publications[modifier | modifier le code]

Il a traduit et commenté les traités des géomètres grecs.

Son premier ouvrage fut une édition complète des Éléments d'Euclide, qu'il fit paraître en latin en 1655 et en anglais en 1660 ; en 1657 il publia une édition des Données.

Les cours magistraux qu'il donna de 1664 à 1666 furent publiés en 1683 sous le titre Lectiones Mathematicae (Leçons de mathématiques) ; ils traitent essentiellement du fondement métaphysique des vérités mathématiques. Ses cours magistraux de 1667 furent publiés la même année, et proposent une analyse possible par laquelle Archimède serait parvenu à ses principaux résultats.

En 1669, il publia ses Lectiones Opticae et Geometricae (Leçons d'optique et de géométrie). Il est écrit dans la préface que Newton aurait relu et corrigé ces cours, et y aurait fait des ajouts personnels, mais il semble probable, d'après les remarques de Newton lors de la controverse des fluxions, que ses ajouts ne portent que sur les cours d'optique. Ce livre, qui est son ouvrage le plus important en mathématiques, fut republié avec quelques changements mineurs en 1674.

En 1675, il publia une traduction, avec de nombreux commentaires, des quatre premiers livres de Sur les sections coniques, d'Apollonius de Perga, des travaux d'Archimède et des Spériques de Théodose de Tripoli.

On a de lui aussi des Œuvres théologiques, morales et poétiques, que John Tillotson a recueillies à Londres en 1682 en trois volumes in-folio, et réimprimées en 1859, en neuf volumes in-8.

Sciences[modifier | modifier le code]

Ses Leçons d'optique traitent avec ingéniosité de nombreux problèmes liés à la réflexion et à la réfraction de la lumière. Elles définissent l'image optique d'un point vu par réflexion ou par réfraction, et l'image d'un objet comme le lieu des images de tous ses points. Barrow développa aussi quelques-unes des propriétés les plus simples des lentilles minces, et simplifia considérablement l'explication cartésienne de l'arc-en-ciel.

Ses Leçons de géométrie contiennent de nouvelles méthodes pour déterminer des aires et des tangentes. La plus connue est celle de la détermination des tangentes aux courbes, qui illustre de quelle manière Barrow, Hudde et Sluze contribuèrent, dans la lignée de Pierre de Fermat, à l'élaboration des méthodes du calcul différentiel.

Fermat avait observé que la tangente à une courbe en l'un de ses points, P, était déterminée dès qu'un point T autre que P était connu ; ainsi, si la longueur de la sous-tangente MT pouvait être trouvée, elle déterminerait le point T, et donc la tangente TP. Barrow remarqua alors qu'en traçant l'abscisse et l'ordonnée d'un point Q proche de P sur la courbe, il obtenait un petit triangle PQR (qu'il appela le triangle différentiel, parce que ses côtés PR et PQ étaient les différences des abscisses et des ordonnées de P et Q), de sorte que

TM / MP = QR / RP.

Pour trouver QR / RP, il supposa que x, y étaient les coordonnées de P et x-e, y-a celles de Q (Barrow utilisait en fait les notations p pour x et m pour y). En substituant les coordonnées de Q dans l'équation de la courbe et en négligeant, devant e et a, leurs carrés et puissances supérieures, il obtenait le rapport a / e, qui fut plus tard baptisé (comme le suggérait Sluze) le coefficient angulaire de cette tangente.

Barrow appliqua cette méthode aux courbes

(i) x2 (x2+ y2) = r2y2, appelée la courbe kappa (en);

(ii) x3 + y3 = r3;

(iii) x3 + y3 = rxy, la galande,

(iv) y = (r - x) tan ( πx / 2r ), la quadratrice, et

(v) y = r tan ( πx / 2r ).

Le cas plus simple de la parabole y2 = px suffira à illustrer cette méthode.

Avec la notation ci-dessus, nous avons pour le point P, y2 = px et pour le point Q, (y - a)2 = p(x - e). En soustrayant, on obtient 2ay - a2 = pe.

Mais si a est une quantité infinitésimale, a2 doit être infiniment plus petit et donc être négligé devant les quantités 2ay et pe, d'où 2ay = pe, c'est-à-dire a / e = p / ( 2y ).

Donc TM = MP a / e = xp / ( 2y ) = y / 2.

C'est exactement le procédé du calcul différentiel, sauf que dans sa version moderne on a une règle pour calculer directement le rapport a / e (que l'on note dy / dx), sans avoir besoin, dans chaque cas particulier, d'effectuer un calcul semblable à celui-ci.

Sources[modifier | modifier le code]

  • (en) « A Short Account of the History of Mathematics » (4e édition, 1908) par W. W. Rouse Ball
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