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《微积分发展简史》PPT课件
首先是1608年,荷兰眼镜制造商里帕席发 明了望远镜,不久伽利略将他制成的第一架天 文望远镜对准星空而作出了令世人惊奇不已的 天文发现。望远镜的发明不仅引起了天文学的 新高涨,而且推动了光学的研究。
微积分的发展
1619年,开普勒公布了他的最后一条行星 运动定律。开普勒行星运动三大定律要意是:
1、行星运动的轨道是椭圆,太阳位于该椭 圆的一个焦点;
主要内容
微积分的符号
微分学中的符号“dx”、“dy”等,系 由莱布尼茨首先使用。其中的d 源自拉丁语 中“差”(Differentia )的第一个字母。积 分符号“∫”亦由莱布尼茨所创,它是拉丁语 “总和”(Summa)的第一个字母s 的伸长 (和Σ有相同的意义)。
微积分发展史
微积分的萌芽
微积分的发展 微积分的建立 微积分的严格化
微积分的萌芽
中国数学家的极限、积分思想
“割圆术”(魏晋刘徽) 一尺之棰,日取其半,万世不竭(战国庄周)
圆周率、球体积、球表面积的研究(祖冲之、祖暅)
刘徽 “割圆术”
庄子.天下篇
微积分的萌芽
外国数学家的极限、积分思想
欧几里得(公元前330年~前275年)是 古希腊数学家,以其所著的《几何原本》闻名 于世,其中对不可约量及面积与体积的研究, 包含了穷竭法的萌芽。
主要内容
导数
也就是说,一个函数的自变量趋近某一极限 时,其因变量的增量与自变量的增量之商的极限即 为导数。在速度问题上,距离是时间的因变量,随 时间变化而变化,当时间趋于某一极限时,距离增 量除以时间增量的极限即为距离对时间的导数。
导数的几何意义是该函数曲线在这一点上的切 线斜率。
主要内容
微分学
微分学主要研究的是在函数自变量变化 时如何确定函数值的瞬时变化率(或微分) 。 换言之,计算导数的方法就叫微分学。微分 学的另一个计算方法是牛顿法,该算法又叫 应用几何法,主要通过函数曲线的切线来寻 找点斜率。费马常被称作“微分学的鼻祖”。
积分学
主要内容
积分学是微分学的逆运算,即从导数推算出
原函数。又分为定积分与不定积分。一个一元函 数的定积分可以定义为无穷多小矩形的面积和, 约等于函数曲线下包含的实际面积。根据以上认 识,我们可以用积分来计算平面上一条曲线所包 含的面积、球体或圆锥体的表面积或体积等。 而 不定积分,用途较少,主要用于微分方程的解。
凡此一切,标志着自文艺复兴以来在资本 主义生产力刺激下蓬勃发展的自然科学开始迈 入综合与突破的阶段,而这种综合与突破所面 临的数学困难,使微分学的基本问题空前地成 为人们关注的焦点。
微积分的发展
当时,人们主要集中的焦点有:非匀速运 动物体的速度与加速度使瞬时变化率问题的研 究成为当务之急;望远镜的光程设计需要确定 透镜曲面上任一点的法线,这又使求任意曲线 的切线问题变得不可回避;确定炮弹的最大射 程及寻求行星轨道的近日点与远日点等涉及的 函数极大值、极小值问题也亟待解决。
从牛顿实际使用它到制定出周密的定义,数 学家们奋斗了200 多年。现在使用的定义是维斯特 拉斯于 19 世纪中叶给出的。
数列极限就是当一个有顺序的数列往前延伸 时,如果存在一个有限数(非无限大的数),使这 个数列可以无限地接近这个数,这个数就是这个数 列的极限。
主要内容
数列极限的表示方法
其中L就是极限的值。例如当
积分学的主要内容包括:定积分、不定积 分等。
主要内容
微积分主要有三大类分支:极限、微分学、积分学。
微积分的基本理论表明了微分和积分是互逆运 算。牛顿和莱布尼茨发现了这个定理以后才引起了 其他学者对于微积分学的狂热的研究。这个发现使 我们在微分和积分之间互相转换。这个基本理论也 提供了一个用代数计算许多积分问题的方法,该方 法并不真正进行极限运算而是通过发现不定积分。 该理论也可以解决一些微分方程的问题,解决未知 数的积分。微分问题在科学领域无处不在。
微积分的创立是人类精神的最高胜利。
——恩格斯《自然辩证法》
目录
微积分的主要内容
微积分发展史
牛顿和莱布尼茨
主要内容
微积分学是微分学(Differential Calculs)和积 分学(Integral Calculs)统称,英文简称 Calculs,意为计算。
微分学的主要内容包括:极限理论、导数、 微分等。
时,
它的极限为L= 0。就是说 n 越大(越往前延伸),这
个值越趋近于0。
主要内容
导数
我们知道在运动学中,平均速度等于通过的 距离除以所花费的时间,同样在一小段间隔的时间 内,除上其走过的一小段距离,等于这一小段时间 内的速度,但当这一小段间隔的时间趋于零时,这 时的速度为瞬时速度,无法按照通常的除法计算, 这时的速度为时间的导数。得用求导的方法计算。
2、由太阳到行星的矢径在相等的时间内扫 过的面积相等;
3、行星绕太阳公转周期的平方,与其椭圆 轨道的半长轴的立方成正比。
开普勒主要是通过观测归纳出这三条定律 从数学上推证开普勒的经验定律,成为当时自然 科学的中心课题之一。
微积分的发展
1638年,伽利略的《关于两门新科学的对 话》出版。伽利略建立了自由落体定律、动量 定律等,为动力学奠定了基础;他认识到弹道 的抛物线性质,并断言炮弹的最大射程应在发 射角为45度时达到,等等。伽利略本人竭力倡 导自然科学的数学化,他的著作激起了人们对 他所确立的动力学概念与定律作精确的数学表 述的巨大热情。
主要内容
微积分的基本概念还包括函数、无穷 序列、无穷级数和连续等,运算方法主要 有符号运算技巧,该技巧与初等代数和数 学归纳法紧密相连。
微积分被延伸到微分方程、向量分析、 变分法、复分析、时域微分和微分拓扑等 领域。微积分的现代版本是实分析。
”。微商 (即导数)是一种极限。定积分也是一种极限。
公元前三世纪,古希腊的阿基米德在研 究解决抛物弓形的面积、球和球冠面积、螺线 下面积和旋转双曲体的体积的问题中,就隐含 着近代积分学的思想。
微积分的发展
近代微积分的酝酿,主要是在17世纪上半 叶这半个世纪。
为了理解这一酝酿的背景,我们首先来赂 微回顾一下这一时期自然科学的一般形势和天 文、力学等领域发生的重大事件。