03.02 微积分的出现是必然的吗,为什么?

安德冰


我们无法严格地回答这个问题,因为我们不能倒转历史。但是我们仍然可以在某种意义上回答这个问题,就是看微积分思想的发展过程,是少数人的天才迸发,还是许多人都做出了重要贡献。如果我们这样来看数学史,那么答案很明确,微积分的思想源远流长,经过了上千年的酝酿,很多数学家都对此做出了重要贡献,在这个意义上,微积分的出现是必然的。

甚至到最后临门一脚的时候,也有两个人而不是一个人明确地提出了微积分,即牛顿和莱布尼兹,因此可以认为,即使没有他俩,在不太久的时间里,也会有其他人提出微积分,因为当时这已经是一个自然而然需要解决而且可以解决的问题了。

微积分思想的最早萌芽,见于欧几里得的《几何原本》。此书的第十二篇包含18个关于面积和体积的定理,本篇的主要思想是得自欧多克索斯的穷竭法,表述在第十篇定理1中。这个定理是:

“对于两个不相等的量,若从较大量减去一个比它的一半还要大的量,再从所余量减去大于其半的量,并继续重复执行这一步骤,就能使所余的一个量小于原来那个较小的量。”

第十二篇的开头是:“命题1、圆内接相似多边形之比等于圆直径平方之比。”证明没有什么特色。下面是关键的命题。

“命题2、圆与圆之比等于其直径平方之比。”

欧几里得证明的主要精神是,先证明圆可被内接正多边形“穷竭”。

从内接正方形开始,它的面积大于圆面积的一半。然后作内接正八边形,可以证明其面积与圆面积的差别小于圆面积与正方形面积之差的一半。如此重复,内接2^(n+1)边形的面积与圆面积之差总是小于圆面积与内接2^n边形面积之差的一半,每一步都把内接多边形与圆的面积差缩小一半以上。

根据第十篇命题1,圆和某一边数足够多的正多边形面积之差可以弄得比任何给定的量还要小。

现设S和S'是两圆面积,d和dˊ是其直径。欧几里得要证S : S' = d^2 : d'^2。

假设这等式不成立,而有S : S˝ = d^2 : d'^2,其中S˝是大于或小于S'的某一面积。今设S˝ < S'。我们在S'里作边数愈来愈多的正多边形,直到一个P',使它和S'的面积差小于S' - S˝。于是有S' > P' > S˝。在S中作相似于P'的内接多边形P。据命题1,有P : P' = d^2 : d'^2。但根据前设S : S˝ = d^2 : d'^2,所以P : P' = S : S˝,或P : S = :P' : S˝。但因P < S,于是P' < S˝,这与S' > P' > S˝矛盾。同样可证S˝ > S'也不能成立,因此S˝ = S',证毕。

穷竭法用于证明下面这些重要而难证的定理:

“命题5、底为三角形而高相等的棱锥之比等于其底之比。”

“命题10、任一[正]圆锥是与其同底等高圆柱的三分之一。”按:你现在会证明吗?

“命题11、同高的圆锥[与圆锥]以及同高的圆柱[与圆柱]之比等于其底之比。”

“命题12、相似的圆锥之间以及圆柱之间的比,等于其底直径的三次比[立方之比]。”

“命题18、球之比等于其直径的三次比。”

其实,穷竭法的实质就是现代的极限定义中的ε—N语言。所以穷竭法是一种精确的方法,不像很多其他人的思想那样只是一种模糊的哲学思辨(例如《庄子》中记载的惠子说的的“一尺之棰,日取其半,万世不竭”),洞察力令人叹服!


科技袁人袁岚峰


生产活动的发展需要计算不规则图形的面积,微积分随之产生。

微分是事物在极短时间或极小距离上事物的变化能力,简单的说微积分就是对微观量求和。

现代微积分的基础是极限,取代了牛顿的无穷小量,但极限並不是微积分的唯一方法,我们没有必要拘泥于西方的教条而恪守思维定势的传统观念。

微积分中一个重要的概念就是导数,我们也可以对它另行定义。

导数实质上就是曲线上某一点处的切线的斜率,例如求函数y=x²所表示的曲线上与自变量x对应的点f(x)处的变化率。这里给出自变量x(或t,s.等)在x处的邻域内数的分布,[…,(x-2θ),(x-1θ),x,(x+1θ),(x+2θ),……,]。我们在x的邻域内任取两点,根据求斜率的公式 k=(y2-y1)/(x2-x1)都可取得曲线上任意点p(ⅹ,f(x))的导(函)数。 例 ① 在ⅹ的兩边邻域内分别取点(x+θ),(x-θ), y’=(x²)’=

[(x+θ)²]-[(x-θ)²]/[(x+θ)-(x-θ)]

=4θx/2θ =2x

② 分别取点(x+θ),x, y’= (x²)’= [(x+θ)²-x²]/[(x+θ)-x]

=(2θx+θ²)/θ = 2x+θ = 2x (宏观值,微观量θ等效为零)。此式与极限中的求导方法相似,是两点式求导的特例。

舸暇


舸暇


是必然,原子皮米定律除以星罗光布定律可以解开此中奥秘。同可以解开量蚀积分、光复与空分之间的关系,留给未来的数学家和科学家演义吧!

原子皮米定律:地气方数/地每层地经纬开负十万次方根/地洛方次亚钠根*地核周心律/地核诸层波蚀冲波温即得亚皮地核冲波气量微分。

星罗光布定律:宇宙间缘星规光年*1.175392677368(旋气律)/(气缘承因+星与诸星气运推观体)*方数光分耀*星体与基星气原恒量光质的开元华距根方*光分体/昼夜虛浮温恒着*诸星气真质麻罗方即是星罗易梅。

二者相分除可得地微积分

二者相合分地冒星空云层开19次方根之一即日月星象分布调气运行灾微原试光微积分。分值决定星象地理分布。


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