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《高等数学》课程教学资源(数学史)微积分的创立

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微积分的创立 恩格斯指出:纯数学是以现实世界的空间的形式和数量的关系为 对象的。 16世纪以前,数学研究的对象基本上是常量和不变的图形,如算 术、代数主要研究数量关系,几何侧重于研究图形,大抵相当于现在 中学数学课本的内容,通称常量数学时期。到了16世纪,对运动的 研究变成了自然科学的中心问题。从17世纪开始,进入了所谓变量 数学时期,它以微积分的出现和发展为标志。变量数学的第一个决定 性步骤是1637年笛卡儿的坐标法一一解析几何思想。首先,对于一 个二元代数方程如,以往在代数中把x和y看作变量,认为该方 程本身表示x与y之间的一种依赖关系,即是一个线性函数。其 次,笛卡儿在平面上引入了直角坐标系,建立了点和数偶、图形与方 程之间的联系。这样,数和形就结合起来了,从此,有利于用代数的 方法去解决几何问题。 变量数学的第二个决定性步骤是微积分的创立。诚然,微积分作 为一门学科,它的一些概念(如极限)萌芽于15世纪以前的古代, 比如我国三国时的数学家刘徽(公元前3世纪)曾使用割圆术求圆的 面积,古希腊阿基米德曾用穷竭法求抛物线弓形的面积,就是很好的 例子。微积分和解析几何不同,它的对象是函数本身的性质,而解析 几何的对象是几何图形。可以说微积分起源于力学的新问题和几何的

微积分的创立 恩格斯指出:纯数学是以现实世界的空间的形式和数量的关系为 对象的。 16 世纪以前,数学研究的对象基本上是常量和不变的图形,如算 术、代数主要研究数量关系,几何侧重于研究图形,大抵相当于现在 中学数学课本的内容,通称常量数学时期。到了 16 世纪,对运动的 研究变成了自然科学的中心问题。从 17 世纪开始,进入了所谓变量 数学时期,它以微积分的出现和发展为标志。变量数学的第一个决定 性步骤是 1637 年笛卡儿的坐标法——解析几何思想。首先,对于一 个二元代数方程如 ,以往在代数中把 x 和 y 看作变量,认为该方 程本身表示 x 与 y 之间的一种依赖关系,即 是一个线性函数。其 次,笛卡儿在平面上引入了直角坐标系,建立了点和数偶、图形与方 程之间的联系。这样,数和形就结合起来了,从此,有利于用代数的 方法去解决几何问题。 变量数学的第二个决定性步骤是微积分的创立。诚然,微积分作 为一门学科,它的一些概念(如极限)萌芽于 15 世纪以前的古代, 比如我国三国时的数学家刘徽(公元前 3 世纪)曾使用割圆术求圆的 面积,古希腊阿基米德曾用穷竭法求抛物线弓形的面积,就是很好的 例子。微积分和解析几何不同,它的对象是函数本身的性质,而解析 几何的对象是几何图形。可以说微积分起源于力学的新问题和几何的

老问题,它是在已形成的力学材料的基础上,在从几何和代数中引出 的方法和问题的基础上建立起来的。具体说来,就是17世纪,由于 天文、航海及生产技术的发展,大量的科学技术和生产实践问题需要 解决。这些问题大体上可以归纳为四大类:①已知物体移动的距离是 时间的函数,求物体在任意时刻的速度与加速度:反过来已知加速度 是时间的函数,求速度与距离:②求曲线的切线:③求函数的最大值、 最小值:④求曲线的长、曲线的面积、曲面围成的体积以及两个物体 之间的引力等等。当时,许多数学家都为解决这些问题而努力探索, 其中有关微分学方面的问题解决得比较好,积分学中的一些问题也得 到过一些好的结果。但是由于他们使用的方法多半不具有普遍性,或 者即使有的方法蕴含着普遍性,但由于尚未有人能充分理解微分与积 分这两类问题之间的相互联系的意义,因而未能创立微积分。直到1 7世纪后半期,英国的牛顿与德国的莱布尼兹,在前人工作的基础上, 各自独立地建立了微分运算和积分运算。并且建立了二者之间的内在 联系,才奠定了微积分这门学科的基础。 牛顿和莱布尼兹研究的角度不尽相同。在微分学方面,牛顿主要 从力学出发,以速度为模型建立了微分学;而莱布尼兹主要从几何出 发,从曲线在一点的切线开始,建立了微分学。在积分学方面,牛顿 偏重于求微分的逆运算,即求不定积分:而莱布尼兹则强调把积分理 解为求微分的“和”,也就是定积分

老问题,它是在已形成的力学材料的基础上,在从几何和代数中引出 的方法和问题的基础上建立起来的。具体说来,就是 17 世纪,由于 天文、航海及生产技术的发展,大量的科学技术和生产实践问题需要 解决。这些问题大体上可以归纳为四大类:①已知物体移动的距离是 时间的函数,求物体在任意时刻的速度与加速度;反过来已知加速度 是时间的函数,求速度与距离;②求曲线的切线;③求函数的最大值、 最小值;④求曲线的长、曲线的面积、曲面围成的体积以及两个物体 之间的引力等等。当时,许多数学家都为解决这些问题而努力探索, 其中有关微分学方面的问题解决得比较好,积分学中的一些问题也得 到过一些好的结果。但是由于他们使用的方法多半不具有普遍性,或 者即使有的方法蕴含着普遍性,但由于尚未有人能充分理解微分与积 分这两类问题之间的相互联系的意义,因而未能创立微积分。直到 1 7 世纪后半期,英国的牛顿与德国的莱布尼兹,在前人工作的基础上, 各自独立地建立了微分运算和积分运算。并且建立了二者之间的内在 联系,才奠定了微积分这门学科的基础。 牛顿和莱布尼兹研究的角度不尽相同。在微分学方面,牛顿主要 从力学出发,以速度为模型建立了微分学;而莱布尼兹主要从几何出 发,从曲线在一点的切线开始,建立了微分学。在积分学方面,牛顿 偏重于求微分的逆运算,即求不定积分;而莱布尼兹则强调把积分理 解为求微分的“和”,也就是定积分

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