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微积分的创立 微积分的诞生,是全部数学史中的一个伟大的创举.追溯一下历史就可发现,早在微积分诞生之前的2000多年,就已经有了它的萌芽.比如,古代的人民用方砖砌圆,我国庄子的“一尺之棰,日取其半,万世不竭”,魏晋时刘徽的“割圆术”,祖恒原理,等等,都涉及到以“直”代“曲”的极限观念,属于微积分的朴素思想.阿基米德更可称为是微积分学的先驱,他不仅成功地将“穷竭法”应用于求像抛物线弓形那样复杂的曲边形的面积中,而且在求积时应用了级数有限项之和所成序列的近似法、还首次提出了现在所谓的上积分与下积分的概念等.但是真正形成微积分思想是17世纪后半叶,牛顿—莱布尼兹总结和发展了前人的工作,几乎同时建立了微积分的方法和理论微积分的起源,主要是力学与几何两大类问题.已知变速运动的路程为时间的函数,求瞬时速度及加速度;求曲线的切线等,这类问题的数学抽象化,即微分学.已知变速运动的速度为时间的函数,求运动物体通过的路程,求曲线围成的面积等.这类问题的数学抽象化,即积分学. 牛顿和莱布尼茨用各自不同的方法,创立了微积分学。如果说牛顿接近最后的结论比莱布尼茨早一些,那么莱布尼茨发表自己的结论要早于牛顿。虽然牛顿的微积分应用远远超过莱布尼茨的工作,刺激并决定了几乎整个十八世纪分析的方向,但是莱布尼茨成功的建立起更加方便的符号体系和计算方法。两位微积分的奠基人,一位具有英国式的处事严谨,治学严谨的风度,一位具有德国人的哲理思辨心态,热情大胆。下面分别讲述两位数学家在微积分方面的研究。 英国著名数学家、物理学家牛顿(Newton,1643—1727),一贯坚持唯物论的经验论,特别重视实验和归纳推理的他,从研究物理问题出发创立了微积分(1665—1666),牛顿称之为“流数术理论”.他的微积分的思想最早出现在1665年5月20日的一 份手稿中提到“流数术”.这一天可以作为微积分诞生的日子,而微积分的思想公开发表于1687年他的巨著《自然哲学的数学原理》中.牛顿的“流数术”中,有三个重要的概念:流动量、流动率、瞬.牛顿的流数术以力学中的点的连续运动为原型,把随时问连续变化的量而产生的一个连续变化的变量,即以时间为独立变数的函数(生长中的量)称为流动量,流动率是流动量的变化速度,即变化率(生长率),称为导数.所谓“瞬”这个概念,如牛顿所说是一种刚刚产生的无限小的量,如一个无限小的时间间隔称为一个瞬.牛顿把全部微积分问题分为两大类,他用运动学上的术语表达为:“速度”与“路程”.“速度”相当于现在的导函数,“路程”相当于现在的原函数,“时间”被简单地作为所有变量的公共自变量,流数术所提出的中心问题是:①已知连续运动的路程,求给定时刻的速度(即微分法);②已知运动速度,求给定时间内经过的路程(即积分法).牛顿专论微积分的著作有两部,第一部正式的、系统的论述流数术的重要著作是《流数术和无穷级数》,于1671年写成,在1736年才正式出版.另一部著作是《曲线求积论》,于1676—1691年写成,在1704年出版.用字母x,y,z…表示流动量,简称为流量,用加点字母x,y,z…表示流动率,称为流数,或称为速度,用字母。表示一个瞬. 德国数学家莱布尼兹(LeIbniz,1646—1716)从儿何角度出发独立地创立了微积分(1675—1676).莱布尼兹当时把微积分称为“无穷小算法”.他的微积分符号的使用最初体现在1675年的手稿中.1684年他在《教师学报》杂志上发表了微分法的论文《一种求极大值、极小值和切线的新方法,它也适用于无理量,以及这种新方法的奇妙类型的计算》.这是历史上最早发表的关于微积分的文章.1686年他在该杂志上又发表了最早的积分法的论文《潜在的几何与不可分量和无限的分析》.他是历史上的符号创造家之一:用df表示微分(拉丁文叫differentia即“细分”的第一个字母),r表示导数,dx。表示n阶微分,∫表示积分(拉丁文summa即“求和”的第一个字母s的拉长变形). 在数学史上,关于微积分创立的优先权问题发生了一场激烈的争论,英国皇家学会为此成立了专门的评判委员会.经过长时间的调查,裁定牛顿与莱布尼兹分别独立地创立了微积分.牛顿的“流数术”与莱布尼兹的“无穷小算法”,只是名称不同,实质是一回事.他们创立微积分的途径和方法不同.牛顿主要是在力学研究的基础上,运用几何方法来研究微积分;莱布尼兹主要是在研究曲线的切线和面积问题上,运用分析方法引进微积分的概念.他们各有特点,牛顿在微积分的应用方面处理得较好,主要结合运动学.莱布尼兹对表达形式所采用的符号运用得较好.因此将微积分基本定理称为“牛顿~莱布尼兹公式”. 数学分支:现代数学的共同基础的“集合论”