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为什么要学微积分?

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为什么要学微积分?

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  • 2007-05-19 19:01:30
    路过,在下对数学是门外汉(想学,但总觉得太过幽深)
    个人发表以下对微积分的盲人摸象看法,相对于初等数学微积分提供了一种解决实际问题的"高级"方法.理论上看起来很高深,可是解决实际问题非常有用,小如精确计算,大如对实际问题的数学分析.楼主学经济的应该会碰到诸如建数学模型的问题吧.

    化***

    2007-05-19 19:01:30

其他答案

    2007-05-13 15:54:25
  •   一言而蔽之,微积分是研究函数的一个数学分支。函数是现代数学最重要的概念之一,描述变量之间的关系,为什么研究函数很重要呢?还要从数学的起源说起。各个古文明都掌握一些数学的知识,数学的起源也很多很多,但是一般认为,现代数学直承古希腊。古希腊的很多数学家同时又是哲学家,例如毕达哥拉斯,芝诺,这样数学和哲学有很深的亲缘关系。
      古希腊的最有生命力的哲学观点就是世界是变化的(德谟克利特的河流)和亚里斯多德的因果观念,这两个观点一直被人广泛接受。前面谈到,函数描述变量之间的关系,浅显的理解就是一个变了,另一个或者几个怎么变,这样,用函数刻画复杂多变的世界就是顺理成章的了,数学成为理论和现实世界的一道桥梁。
       微积分理论可以粗略的分为几个部分,微分学研究函数的一般性质,积分学解决微分的逆运算,微分方程(包括偏微分方程和积分方程)把函数和代数结合起来,级数和积分变换解决数值计算问题,另外还研究一些特殊函数,这些函数在实践中有很重要的作用。这些理论都能解决什么问题呢?下面先举两个实践中的例子。
       举个最简单的例子,火力发电厂的冷却塔的外形为什么要做成弯曲的,而不是像烟囱一样直上直下的?其中的原因就是冷却塔体积大,自重非常大,如果直上直下,那么最下面的建筑材料将承受巨大的压力,以至于承受不了(我们知道,地球上的山峰最高只能达到3万米,否则最下面的岩石都要融化了)。
      现在,把冷却塔的边缘做成双曲线的性状,正好能够让每一截面的压力相等,这样,冷却塔就能做的很大了。为什么会是双曲线,用于微积分理论5分钟之内就能够解决。 我相信读者在看这篇文章的时候是在使用电脑,计算机内部指令需要通过硬件表达,把信号转换为能够让我们感知的信息。
      前几天这里有个探讨算法的帖子,很有代表性。Windows系统带了一个计算器,可以进行一些简单的计算,比如算对数。计算机是计算是基于加法的,我们常说的多少亿次实际上就是指加法运算。那么,怎么把计算对数转换为加法呢?实际上就运用微积分的级数理论,可以把对数函数转换为一系列乘法和加法运算。
       这个两个例子牵扯的数学知识并不太多,但是已经显示出微积分非常大的力量。实际上,可以这么说,基本上现代科学如果没有微积分,就不能再称之为科学,这就是高等数学的作用。

    x***

    2007-05-13 15:54:25

  • 2007-05-13 15:49:47
  •  因为在我们的现实世界,存在许多变量,而初等数学无法解决,微积分提供了解决变量的有效方法,他是一个解决科学问题的工具,你如果想在科学的道路上有所作为,微积分就是一门基础知识,
    当然,你一生不想研究变量的话,微积分是多余的. 
    

    辣***

    2007-05-13 15:49:47

  • 2007-05-13 15:48:45
  •   微积分 英文名:Calculus
    微积分是研究函数的微分、积分以及有关概念和应用的数学分支。微积分是建立在实数、函数和极限的基础上的。 
    极限和微积分的概念可以追溯到古代。到了十七世纪后半叶,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,理论基础是不牢固的。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。 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。 微积分学是微分学和积分学的总称。 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。 微积分学的建立 从微积分成为一门学科来说,是在十七世纪,但是,微分和积分的思想在古代就已经产生了。 公元前三世纪,古希腊的阿基米德在研究解决抛物弓形的面积、球和球冠面积、螺线下面积和旋转双曲体的体积的问题中,就隐含着近代积分学的思想。
      作为微分学基础的极限理论来说,早在古代以有比较清楚的论述。比如我国的庄周所著的《庄子》一书的“天下篇”中,记有“一尺之棰,日取其半,万世不竭”。三国时期的刘徽在他的割圆术中提到“割之弥细,所失弥小,割之又割,以至于不可割,则与圆周和体而无所失矣。
      ”这些都是朴素的、也是很典型的极限概念。 到了十七世纪,有许多科学问题需要解决,这些问题也就成了促使微积分产生的因素。归结起来,大约有四种主要类型的问题:第一类是研究运动的时候直接出现的,也就是求即时速度的问题。第二类问题是求曲线的切线的问题。
      第三类问题是求函数的最大值和最小值问题。第四类问题是求曲线长、曲线围成的面积、曲面围成的体积、物体的重心、一个体积相当大的物体作用于另一物体上的引力。 十七世纪的许多著名的数学家、天文学家、物理学家都为解决上述几类问题作了大量的研究工作,如法国的费尔玛、笛卡尔、罗伯瓦、笛沙格;英国的巴罗、瓦里士;德国的开普勒;意大利的卡瓦列利等人都提出许多很有建树的理论。
      为微积分的创立做出了贡献。 十七世纪下半叶,在前人工作的基础上,英国大科学家ㄈ牛顿和德国数学家莱布尼茨分别在自己的国度里独自研究和完成了微积分的创立工作,虽然这只是十分初步的工作。他们的最大功绩是把两个貌似毫不相关的问题联系在一起,一个是切线问题(微分学的中心问题),一个是求积问题(积分学的中心问题)。
       牛顿和莱布尼茨建立微积分的出发点是直观的无穷小量,因此这门学科早期也称为无穷小分析,这正是现在数学中分析学这一大分支名称的来源。牛顿研究微积分着重于从运动学来考虑,莱布尼茨却是侧重于几何学来考虑的。 牛顿在1671年写了《流数法和无穷级数》,这本书直到1736年才出版,它在这本书里指出,变量是由点、线、面的连续运动产生的,否定了以前自己认为的变量是无穷小元素的静止集合。
      他把连续变量叫做流动量,把这些流动量的导数叫做流数。牛顿在流数术中所提出的中心问题是:已知连续运动的路径,求给定时刻的速度(微分法);已知运动的速度求给定时间内经过的路程(积分法)。 德国的莱布尼茨是一个博才多学的学者,1684年,他发表了现在世界上认为是最早的微积分文献,这篇文章有一个很长而且很古怪的名字《一种求极大极小和切线的新方法,它也适用于分式和无理量,以及这种新方法的奇妙类型的计算》。
      就是这样一片说理也颇含糊的文章,却有划时代的意义。他以含有现代的微分符号和基本微分法则。1686年,莱布尼茨发表了第一篇积分学的文献。他是历史上最伟大的符号学者之一,他所创设的微积分符号,远远优于牛顿的符号,这对微积分的发展有极大的影响。现在我们使用的微积分通用符号就是当时莱布尼茨精心选用的。
       微积分学的创立,极大地推动了数学的发展,过去很多初等数学束手无策的问题,运用微积分,往往迎刃而解,显示出微积分学的非凡威力。 。

    心***

    2007-05-13 15:48:45

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