2026年8月9日 星期日

(2026-8-9) 微分 積分

1660–1680 年,牛頓(Isaac Newton)與萊布尼茲(Gottfried Wilhelm Leibniz)各自獨立創立了微積分,其關鍵突破在於發現了微積分基本定理——將「求切線(微分)」與「求面積(積分)」這兩個看似無關的問題聯繫起來,證實它們互為逆運算。

1665–1666年,因黑死病避居鄉下期間,牛頓從物理與運動學角度出發,將變數視為隨時間連續變化的「流量」,變化的速率稱為「流數」(即導數)。他主要將其作為研究天體力學與萬有引力的數學工具。

1675–1684年,萊布尼茲從幾何與哲學角度出發,將微積分視為「無限小求和」與「無限小差值」。他設計了極具優越性的符號系統,並於 1684 年發表首篇微積分論文。

早期微積分雖然極為實用,但對「無窮小(Infinitesimal)」的定義模糊。

不論是牛頓的「流數術」還是萊布尼茲的「無窮小(Infinitesimal)」,在 17 世紀都缺乏嚴格的邏輯支撐:

牛頓把變量想像成随時間流逝的運動;

萊布尼茲把 dx 想像成一個「無限小但又不等於零」的數字(在計算時先當作非零分子,最後又把它當作零消掉,這在邏輯上被批評為自相矛盾)。

直到 19 世紀,柯西(Cauchy)與魏爾斯特拉斯(Weierstrass)導入了嚴密的「極限(ϵ-δ 語言)」,才為微積分奠定了穩固的邏輯基礎。

現代主要使用的是萊布尼茲的那一套,在教科書、工程學和物理學中所使用的符號,幾乎全部繼承自萊布尼茲。牛頓使用的是「點記法」(例如 x ̇ 代表對時間的導數)。這種表示法因為簡潔,至今仍保留在物理學與機械工程中。




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