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Sophie wuchs zusammen mit 2 Schwestern auf. Ihr Vater Ambroise Francois Germain war ein reicher Kaufmann. Sie blieb ledig.
Bereits in ihrer Jugend las sie - gegen den Willen ihrer Eltern - mathematische Bücher aus der Bibliothek ihres Vaters.
Mit 13 Jahren lernte sie die lateinische und griechische Sprache. Dies ermöglichte es ihr später, Arbeiten von Newton, Euler, Laplace, Lagrange und Gauß zu studieren. Zunächst benötigte sie aber eine mathematische Ausbildung. Dies war nicht einfach, weil damals Frauen keine Universitäten besuchen durften. Deshalb besorgte sie sich von Studenten Vorlesungsunterlagen und bildete sich per Selbststudium weiter.
Nach dem Durcharbeiten der Arbeiten der genannten Mathematiker schrieb sie eigene Forschungsergebnisse auf und präsentierte diese in einem Briefwechsel Carl Friedrich Gauß. Sie tat dies allerdings unter dem Pseudonym Auguste Antoine Le Blanc weil sie befürchtete, als Frau nicht ernst genommen zu werden.
Insbesondere arbeitete sie an der Fermat'schen Vermutung und bewies ca. 1805, dass diese Vermutung für alle Sophie-Germain-Primzahlen zutrifft.
Ab 1809 beschäftigte sie sich auch mit Physik und erhielt 1815 einen Preis für ihre Arbeit Denkschrift über die Vibration elastischer Flächen.
Gauß setzte sich dafür ein, dass die Universität Göttingen ihr die Ehrendoktorwürde verlieh. Dazu kam es aber nicht mehr, denn Sophie starb vorher im Alter von 55 Jahren an Brustkrebs.
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