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微积分的基本介绍
微积分学基本定理指出,求不定积分与求导 函数互为逆运算[把上下限代入不定积分即得到积分值,而微分则是导数值与 自变量增量的乘积],这也是两种理论被统一成微积分学的原因。我们可以以两者中任意一者为起点来讨论微积分学,但是在教学中, 微分学一般会先被引入。
微分学和积分学
微积分学是微分学和积分学的总称。它是一种 数学思想,‘无限细分’就是微分,‘无限求和’就是积分。十七世纪后半叶,牛顿和莱布尼茨完成了许多 数学家都参加过准备的工作,分别独立地建立了微积分学。他们建立微积分的出发点是直观的 无穷小量,但是理论基础是不牢固的。因为“无限”的概念是无法用已经拥有的 代数公式进行演算,所以,直到十九世纪, 柯西和维尔斯特拉斯建立了 极限理论, 康托尔等建立了严格的 实数理论,这门 学科才得以严密化。
极限
学习微积分学,首要的一步就是要理解到,“ 极限”引入的必要性:因为,代数是人们已经熟悉的概念,但是,代数无法处理“无限”的概念。所以,必须要利用代数处理代表无限的量,这时就精心构造了“极限”的概念。在“极限”的 定义中,我们可以知道,这个概念绕过了用一个数除以0的麻烦,相反引入了一个过程任意小量。就是说,除的数不是零,所以有意义,同时,这个小量可以取任意小,只要满足在Δ区间,都小于该任意小量,我们就说他的极限为该数——你可以认为这是投机取巧,但是,他的实用性证明,这样的定义还算比较完善,给出了正确推论的可能性。这个概念是成功的。
与实际应用联系
微积分是与实际应用联系着发展起来的,它在 天文学、 力学、 化学、 生物学、 工程学、 经济学等 自然科学、 社会科学及 应用科学等多个分支中,有越来越广泛的应用。特别是计算机的发明更有助于这些应用的不断发展。
客观世界的一切事物,小至粒子,大至宇宙,始终都在运动和变化着。因此在 数学中引入了变量的概念后,就有可能把运动现象用数学来加以描述了。
由于函数概念的产生和运用的加深,也由于科学技术发展的需要,一门新的数学分支就继 解析几何之后产生了,这就是微积分学。微积分学这门学科在数学发展中的地位是十分重要的,可以说它是继 欧氏几何后,全部数学中的最大的一个创造。
编辑本段定义
设函数f(x)在[a,b]上有界,在[a,b]中任意插入若干个分点
a=x0x1...xn-1xn=b
把区间[a,b]分成n个小区间
[x0,x1],...[xn-1,xn]。
在每个小区间[xi-1,xi]上任取一点ξi(xi-1≤ξi≤xi),作 函数值f(ξi)与小区间 长度的乘积f(ξi)△xi,并作出和
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公式
如果不论对[a,b]怎样分法,也不论在小区间上的点ξi怎样取法,只要当区间的长度趋于零时,和S总趋于确定的极限I,
这时我们称这个极限I为函数f(x)在区间[a,b]上的定积分,
记作
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公式
。即:
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公式
。
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牛顿-莱布尼兹公式图解
编辑本段微积分的本质
【参考文献】 刘里鹏.《从割圆术走向无穷小——揭秘微积分》, 长沙:湖南科学技术出版社,2009
用文字表述
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《从割圆术走向无穷小——揭秘微积分》封面
增量无限趋近于零,割线无限趋近于 切线,曲线无限趋近于 直线,从而以直代曲,以线性化的方法解决非线性问题,这就是微积分理论的精髓所在。
用式子表示
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用式子表示微积分的本质
其实不然,这些只是表面现象,微积分没有这么罗嗦。只是有一个辩证法倒是真的,我本不想出手!算了!各位再等一些时间, 中国科学院收到我的文章《微积分初等化的沉思!》后再出手。我相信就是小学生看了此文,对微积分真正的精要也能了解一些。
我姑且不谈微积分,就是函数只怕许多人都不知道其奥妙。好!为了不扫大家的兴,并且我既然来了,总得留点东西才是,读者能理解多少的就理解多少,不要勉强!今天你们看到的一切内容都是绝密的,或者说还在数学实验室里的东西,只有中科院才可能看到的东西。只不过我愿意开放一些出来!
《微积分大意》
——自然界与意识
数学可以作为自然科学的理想工具,在于这种工具可以较方便定量的处理自然界的问题。其中一些自然界的问题,常量数学是处理不了的,非用微积分不可。可是为什么常量数学不行,微积分就可以呢?多数人是回答不了的,就连数学家也不能很好的回答!许多学习微积分的初学者
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