人类为何要发明微积分?是为了解决什么问题?


人类为何要发明微积分?是为了解决什么问题?


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人类为何要发明微积分?是为了解决什么问题?


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人类为何要发明微积分?是为了解决什么问题?


微积分是顺应时代的发展 , 经过很多数学家积累并总结起来的一套数学运算系统 , 目的是为了解决科学模型中的变量求解问题 。
微积分作为初等数学和高等数学的分水岭 , 在现代科学中有着极其重要的作用 , 微积分的发明也绝对堪称人类智慧的结晶 。

在17世纪以前 , 很多数学家已经开始萌发了微积分的思想;比如中国古代数学家祖冲之利用割圆术求圆周率 , 阿基米德的微元法求体积、希腊数学家的极限思想等等 。
随着物理学方面的发展 , 很多物理问题的研究遇到了困难 , 比如:行星椭圆轨道的推导过程、最速降曲线问题、 曲线的切线问题、函数极值问题、复杂球体的体积问题等等 。
这时候科学家们对以上问题的解决 , 有着非常迫切的需求 , 期间很多数学家对微积分的诞生做了铺垫 , 比如笛卡尔发明坐标系、费马、开普勒、伽利略、哈雷等人也有贡献 。

最终在17世纪末 , 英国数学家牛顿和德国数学家莱布尼兹 , 分别独立地发明了微积分 , 两者对微积分的切入点不一样 , 但是本质思想是一致的 。
微积分的诞生 , 对以上科学问题 , 简直犹如天助 , 轻轻松松就能解决很多以前解决不了的问题;虽然微积分在创立之初遭遇到很多难题 , 但都被后来的数学家们完善 。

微积分的基本思想是求极限 , 函数角度看就是求切线和面积 , 又可分为积分和微分两大类 , 两者互为逆运算 。
比如下图:对于一个函数f(x) , 在定义域[a , b
内 , 函数图像和横坐标围成一个阴影面积 , 如果要求阴影面积的大小 , 只用初等数学知识是很难的 , 但使用微积分就变得非常简单 。

微积分有一套严格的微分和积分法则 , 比如该函数表达式为f(x)=x^3 , a=2 , b=5 , 那么可以很快求出阴影部分的面积:
【人类为何要发明微积分?是为了解决什么问题?】

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