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有关数学定律故事的画(面积求导)

时间:2023-05-29 作者: 小编 阅读量: 2 栏目名: 范文大全

提到微积分,这可能是现在许多人的“阴影”。这为微积分的产生奠定了基础。他们在微积分上的最大成就是把切线问题和求积问题联系在一起。牛顿研究微积分着重于从“运动学”来考虑,莱布尼茨却是侧重于从“几何学”来考虑的。牛顿在1665年5月20日的一份手稿里第一次提出“流数术”,即微积分。他所创设的微积分符号,优于牛顿的符号。微积分诞生之后,为人类近代科技带来了前所未有的推动作用。

编者按:中科院之声不定期手绘一张“科学史小画”,为大家介绍一段科学史和其背后的故事。

提到微积分,这可能是现在许多人的“阴影”。微积分作为一门学科,诞生于17世纪,但是相关的数学思想在古代就已经产生。任何一门新的学科诞生之初,并不是那么容易。那么“微积分”到底经历了怎样一个艰辛曲折的过程呢?

我们从小就开始学习各种求面积的公式,长方形、三角形、圆形等等,“求阴影部分的面积”和求自身“心理阴影”是多少,不知哪个更让我们难以计算。好像每学一种新图形就有一个新的面积公式,那么这世界上有许多奇奇怪怪的图形根本没有面积公式,这些面积要如何计算呢?我们讨论的这些求面积的问题,就是微积分里的这个“积”字。我们可以把微积分拆成“微分”和“积分”,积分这个词就是用来表示“由无数个无穷小的面积组成的面积”。

我们再来看微积分里的另一半:微分。微分学的基本概念是导数。爬山的时候,山越陡越难爬;骑车的时候,坡度越大越难骑。那么,我们如何去衡量这个倾斜程度呢?这就是微分学的求导数运算。这是一套关于变化率的理论,它使得函数、速度、加速度和曲线的斜率等均可用一套通用的符号进行计算。

公元前7世纪,古希腊科学家、哲学家泰勒斯对球的面积、体积、长度等问题的研究就含有微积分思想。公元前3世纪,古希腊数学家、力学家阿基米德的著作也已含有“积分学”思想的萌芽。中国古代数学家刘徽发明的“割圆术”,也是“积分学”思想的早期萌芽。

随着人类历史和数学的漫长发展,积累了许多需要解决的实际问题,作为一种有力的数学工具,“微积分”呼之欲出。数学首先从对“运动”的研究中引出了一个基本概念——函数。这为微积分的产生奠定了基础。

“微积分”的诞生是在有着丰富的前人成果上,如:费马、笛卡尔、开普勒、卡瓦列利等人的研究,再最终做了总结性概括。十七世纪下半叶,英国科学家牛顿和德国数学家莱布尼茨就是在前人研究的基础上,分别独自研究、完成了微积分的创立工作。他们在微积分上的最大成就是把切线问题和求积问题联系在一起。牛顿研究微积分着重于从“运动学”来考虑,莱布尼茨却是侧重于从“几何学”来考虑的。

牛顿在1665年5月20日的一份手稿里第一次提出“流数术”,即微积分。他引用了一种带双点的字母,它相当于导数的齐次形式。1666年10月,牛顿将研究成果整理成一篇总结性论文《流数简论》;1671年,他在这篇短论的基础上完成了《流数术和无穷级数》一书,这本书直到1736年才出版。莱布尼茨在1684年发表了现在世界上认为是最早的微积分文献,它已含有现代的微分符号和基本微分法则。他所创设的微积分符号,优于牛顿的符号。现今我们使用的微积分通用符号就是当时莱布尼茨创造的。

微积分诞生之后,为人类近代科技带来了前所未有的推动作用。

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