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1-5 微积分的历史

古代埃及人建立了积分萌芽的基础后,两位古希腊的数学家 欧多克索斯 阿基米德 接棒将相关知识继续发展,不过有一段相当长的时间,微分与积分是分开应用的,彼此关联的概念并没有被发现,所以一直没有被一起讨论,直到17世纪两位欧洲的天才数学家 牛顿 莱布尼茨 将微分与积分概念澄清与整合,使其大量应用于 几何学 物理 科学 的研究中。

如今 人工智能 的发展,细分为 机器学习 深度学习 ,大量使用微积分概念,因此 微积分 已成为当今计算机领域的重要基础知识。

1-5-1 牛顿

艾萨克 · 牛顿 (Isaac Newton,1643—1727)是英国的 物理学家 数学家 天文学家 ,毕业于剑桥大学。他发现了 万有引力 (Law of Universal Gravitation)、 运动定律 (Law of Motion),这是现代工程学的基础,同时也奠定了 物理学 天文学 的基础。牛顿躺在苹果树下,因为苹果掉落而发现万有引力,据说是虚构的。

牛顿的母亲曾经想让牛顿当农夫,所幸当时国王中学的校长 亨利斯 · 托克斯 发现了牛顿的潜力,说服了牛顿的母亲,牛顿得以回到学校继续完成他的学业,同时完成了一篇优秀的毕业报告,最后申请到了 剑桥大学 ,开始迈向科学巨人之路。

在求学期间,牛顿对于 笛卡儿 几何学 著作进行了非常认真的研究,特别对于曲线的切线求法十分感兴趣,同时思索是否有更好的解决方法,牛顿在25岁左右开始有了 微积分 的框架。1665年,他发明了广义二项式定理,同时发展了新的数学理论,这就是我们现在所探讨的微积分。在1666年他有了数学史上第一个有关微积分的论文 流数简论 ,这是物理学运动定理中有关 微分 积分 的概念,因为可以描述物体在拋物线下的运动过程,因此开始受到了关注,只是牛顿没有正式发表,只在朋友间流传。牛顿的第一本正式著作是于1669年发表的 De analysi ,一般称这是第一本微积分著作,同样只在朋友间流传。这本著作直到1711年才出版。

注: 正流数术 就是指 微分 反流数术 是指 积分

牛顿在1671年完成了第2本著作《流数法与无穷级数》( Method of Fluxions and Inf i nite Series ),这本书直到1736年才出版。

牛顿在1676年发表了《曲线求积法》( Tractatus de Quadratura Curvarum ),这本著作直到 1704 年才出版。

牛顿在1687年正式出版了 Principia ,这本书的算法就是所谓的 微积分 ,不过所使用的符号却采用了古典几何学的方法,使用上不太方便,同时使人难以理解。

下面是 牛顿 所使用的 微分 积分 符号。

由于此著作出版时间是 1687 年,相较于欧洲科学家 莱布尼茨 晚了 3 年,这也使究竟谁是发明微积分的人成为数学界最大的争议。

其实牛顿在 光学 力学 领域皆很有成就,但这些不属于本书叙述范围。

1-5-2 莱布尼茨

莱布尼茨 (Leibniz,1646—1716)是德国的 数学家 哲学家 ,也是一位 律师 ,是历史上少见的全才,他的许多数学公式皆是往返各大城市间在颠簸的马车上完成的。

莱布尼茨与牛顿几乎是同一时期的代表性人物,莱布尼茨于1684年在 Acta Eruditorum 杂志发表了有关 微分的 论文《极大与极小值的新方法》( Nova Methodus pro Maximis et Minimis )。在这篇论文中,莱布尼茨使用了 d x d y 微分 符号。

1686年,莱布尼茨在 Acta Eruditorum 杂志上发表了有关 积分 的论文《深度隐藏的几何学和无限小与无限大的分析》( De geometria recondite et analysi indivisibilium atque in fi nitorum ),在这篇文章中他使用了 积分 符号 ,这个积分符号类似 S um(总和)的首字母 S ,然后将它拉长,称为 Integer ,具有 总和 加总 的意义。

莱布尼茨 在发明微积分时意识到好的数学符号可以利于思考,增加学习效果,所以他创设的微积分符号远优于牛顿所创的符号,我们现在所用的微积分符号就是当时 莱布尼茨 所创。

1714—1716年, 莱布尼茨 在过世前完成了《微积分的历史和起源》,这篇文章直到 1846 年才发表,在这篇文章中,莱布尼茨叙述了他独立完成微积分的起源与思维。 uHAsVe3bTvpZuWSVEhqLqy18RlOEc7r+jqs3d+etKa86tXJEyJVLMSVEumz6ueQA

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