Histoire des nombres complexes
Entre algèbre et géométrie
Dominique Flament
CNRS éditions
Introduction5
Chapitre premier. Les nombres imaginaires comme problème9
A - Apparition des nombres impossibles9
1 - Les nombres «impossibles» comme problème
au XVIe siècle9
Le triparty en la science des nombres de Nicolas
Chuquet
10
Les mathématiciens italiens et la résolution
d'équations du 3e et du 4e degré
15
L'Ars Magna de Hieronimo Cardano ; «Radix minus»19
L'Algebra de Rafaele Bombelli ; «più di meno e meno
di meno»
22
2 - Éclipse apparente du problème à l'époque de Viète
et Harriot28
3 - Comment le problème ressurgit grâce à la théorie
des équations35
L'Invention nouvelle en l'algèbre d'Albert Girard
35
La Géométrie de René Descartes
39
B - De la pratique à la théorie46
1 - Tentatives pour bannir l'«imaginaire» des résultats47
Abraham de Moivre et sa «formule»
48
L'approche de F. Nicole
52
- a - Écriture symbolique58
- b - Mode de raisonnement59
2 - Tentatives pour décomposer toute fraction en
éléments simples63
Forme générique de l'imaginaire : a + b racine carrée de -169
3 - Tentatives pour généraliser les logarithmes79
À propos de la controverse ; le logarithme perd son
caractère uniforme87
4 - Nécessité réelle du nombre imaginaire94
Chapitre II. Contributions de quelques marginaux97
La représentation des nombres complexes97
1 - De Wallis à Kühn : le recours à l'image100
2 - Wessel, un méconnu : analyse de la direction110
2-1 Le Strecke, objet de «longueur» et de «direction»
113
Définir les «directions impossibles»
114
«Addition de segments»
121
«Multiplication de segments»
124
«Radic-1» identifié à «Epsilon»
128
«Division» et «racines» de «segments»
133
«Sur la représentation de la direction d'un rayon
dans une sphère»
135
Du plan à l'espace
136
Wessel : un devancier de Hamilton ?
142
Plusieurs choix sont possibles :
143
Autres raisonnement :
144
3 - Buée : l'idée d'une «Algèbre-langue»146
L'originalité de Buée
147
L'algèbre : une «langue mathématique»
149
Allier la quantité à la qualité
150
Aperçu de la grammaire de la «langue mathématique»
152
«racine carrée de -1», «signe de perpendicularité»
156
«racine carrée de -1», «signe purement descriptif»
158
4 - Argand, un reconnu : symbolisation des déplacements162
L'homme
162
Les préalables
164
La brochure de 1806
165
Des exemples démonstratifs ; le secours du réel
détourné
166
La direction au secours du négatif ; comment chasser
l'imaginaire169
L'imaginaire trouve sa place
171
Les «lignes dirigées» gagnent leur liberté ;
naissance d'une nouvelle théorie
174
Nouvelle théorie, nouveau vocabulaire, nouveau
symbolisme
178
Effets des symboles sur le développement
mathématique
181
Caractérisations et pertinence de la nouvelle théorie
184
«Multiplier» les «lignes dirigées»
187
La «formule de Moivre»
188
Comparer et confronter les méthodes
190
Des exemples significatifs
191
Une observation ; premier bilan
193
Le rôle et la contribution de J. F. Français
196
Notation
197
Les «symboles imaginaires»
199
Toujours les «imaginaires»
206
Intervention de J. D. Gergonne
206
L'Essai de 1813
209
Influence de Français sur Argand
210
Rendre public le passage à l'espace des résultats
confinés au plan
211
Les critiques de F.-J. Servois
214
Quelques points de vocabulaire et de notation
217
état des lieux vers 1814
220
5 - Warren et Mourey : tentatives de synthèses221
Objections élevées contre la représentation
géométrique de Warren
222
De la difficulté de convaincre
225
La réticence de Peacock
227
La vraie théorie des quantités négatives et des
quantités prétendues imaginaires
229
La solution de Mourey
232
L'angle directif
237
Les nombres directifs
240
Surabondance de mots
241
Multiplier par un nombre directif
243
Une confrontation : Mourey, Argand et Wessel
245
Retour aux «imaginaires»
246
Chapitre III. Deux apports magistraux249
1 - Gauss : Le plan des «complexes»249
Un mathématicien proche de nous
250
L'expérience décisive pour le choix de la géométrie
possible
252
La trajectoire de Céres ; Gauss «astronome praticien»
253
L'essor de la cartographie ; le partage de la Terre
255
Gauss et les «imaginaires»
260
Gauss sort de sa réserve
263
Des «nombres complexes»
264
Attribuer une «existence objective»
aux «imaginaires»
265
Une représentation géométrique ; le «plan de Gauss»
269
2 - Cauchy : de l'expression symbolique aux quantités
géométriques273
L'entreprise Cauchy
275
Des «expressions symboliques» aux «quantités
géométriques»
276
Les «imaginaires» chez Cauchy
279
Un renouveau de rigueur ?
280
L'Analyse algébrique
287
Des «expressions imaginaires» ou «symboliques»
289
«Imaginaires» et points du plan
292
La conception «géométrique» des «imaginaires»
gagne du terrain
296
Sortir de l'impasse ; échapper à la contradiction
300
«Algébrisation» des «imaginaires»
302
La théorie des «équivalences algébriques»
303
Des «quantités géométriques»
306
Chapitre IV. William Rowan Hamilton
et la généralisation algébrique317
1 - Les mathématiques en Angleterre :
le courant novateur318
Une révolution conceptuelle
321
À propos des séries
324
Représenter les racines d'une équation
326
Un legs des XVIIe et XVIIIe siècles ; des interrogations
329
L'Algèbre abstraite
331
Le «déclin» de la Science en Angleterre
333
L'École Algébrique Anglaise338
L'Algèbre symbolique de Peacock341
Le Principe de permanence des formes équivalentes
343
L'approche de D. F. Gregory
345
A. De Morgan : le fondement de l'algèbre
348
G. Boole : les lois de la pensée
350
2 - L'Algèbre comme Science du Temps Pur352
Le «Temps Pur»
355
L'Algébriste : Praticien, Philologue ou Théoricien ?
359
L'Algèbre : la «Science du Temps Pur»
362
L'Essai préliminaire et élémentaire367
Du «moment» à la «transition»
372
Des «transitions» aux «nombres»
376
«Multiplier» des «transitions»
380
3 - Théorie des Couples Algébriques386
Introduction du «couple»
388
Composition et décomposition des «couples de
transitions»
390
«Multiplication» des couples
391
Généralisation du produit à des couples quelconques
395
Introduction des «constantes de multiplication»
396
Les opérations sur les «couples de nombres»
400
Puissances d'un couple de nombres
402
Racines d'un couple de nombres
405
Une identification attendue
409
Les opérations sur les couples de nombres : bilan
415
4 - Des Triplets aux Quaternions : une ouverture sur
les algèbres modernes417
Découverte des quaternions
421
Le calcul des triplets
423
Le quaternion et ses représentations géométriques
426
Au-delà des quaternions
432
Conclusion439
Bibliographie449
Index des principaux symboles481
Index des noms489