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微積分 電機二仁 02 王聖翔 (微積分原文 (微積分 calculus, 定義域 domain, 導數 derivative, 微分…
微積分 電機二仁 02 王聖翔
微積分原文
微積分 calculus
定義域 domain
導數 derivative
微分 differentiation
函數 function
積分 integration
極限 limit
開區間 open interval
值域 range
右極限 right-hand limit
閉區間 closed interval
指數函數 exponential function
高斯函數 Gaussian function
微積分來歷
是研究極限、微分學、積分學和無窮級數等的一個數學分支。
微積分學又稱為「初等數學分析」。
用來解決那些僅依靠代數學和幾何學不能有效解決的問題。
微積分學在代數學和解析幾何學的基礎上建立起來。
主要包括微分、積分。
微積分基本定理指出,微分和積分互為逆運算,這也是兩種理論被統一成微積分學的原因。
我們能以兩者中任意一者為起點來討論微積分學,但是在教學中一般會先引入微分。
歷史
古代
在古代數學中,產生了一些引申出後來積分學的思想,但當時對該些思想的探討方式並不嚴格、系統。
歐多克索斯
曾用窮舉法來求面積與體積。
阿基米德
用內接正多邊形的周長來窮盡圓周長,而求得圓周率的近似值;也用一連串的三角形來填充拋物線的圖形,以求得其面積。
劉徽
在公元三世紀也應用窮舉法求圓的面積。
祖沖之
採用祖暅原理計算出球體積,該原理後來也被稱之為卡瓦列里原理。
現代
文藝復興之後,基於實際的需要及理論的探討,積分技巧有了進一步的發展。
傑拉杜斯·麥卡托
發明了所謂的麥卡托投影法,使得地圖上的直線就是航海時保持定向的斜駛線。
博納文圖拉·卡瓦列里
提出體積和面積應該用求無窮小橫截面/段的體積/面積的總和來計算。
戈特弗里德·威廉·萊布尼茨和艾薩克·牛頓
兩人幾乎同時使微積分觀念成熟,澄清微、積分之間的關係,使計算系統化,並且把微積分大規模使用到幾何與物理研究上。
他們創立微積分以前,人們把微分和積分視為獨立的學科,之後才確實劃分出「微積分學」這門學科。
笛卡兒及費馬
倡導以代數的方法研究幾何的問題。
瑪利亞·阿涅西
最早的及最完整的一部有關有限和無窮小分析的著作
歷史總結
在這些眾數學家的手中,微積分學的範圍很快地超過現在大學初階段所授的微積分課程,而邁向更高深的解析學。
微積分主要概念
還包括函數、無窮序列、無窮級數和連續等。
運算方法主要有符號運算技巧,該技巧與初等代數和數學歸納法緊密相連。
延伸到微分方程、向量分析、變分法、複分析、時域微分和微分拓撲等領域。
微積分的現代版本是實分析。
微積分通常是透過對很小的數的處理,而發展起來的。
微積分主要有三大類分支
極限
微商(即導數)是一種極限。
定積分也是一種極限。
數列極限就是當一個有順序的數列往前延伸時,如果存在一個有限數(非無限大的數),使這個數列可以無限地接近這個數,這個數就是這個數列的極限。
數列極限的表示方法
積分
包括求積分的運算,為定義和計算長度、面積、體積等提供一套通用的方法。
定積分
定積分表示曲線下所圍出的面積,根據這樣的觀念,分割、加減、純量積等性質
不定積分
一個函數
的不定積分,也稱為原函數或反導數,是一個導數等於
的函數
,即
。
不定積分和定積分間的關係由微積分基本定理確定。
微分
計算導數的方法就叫微分學。
主要研究的是在函數自變量變化時如何確定函數值的瞬時變化率(導數或微商)。
它使得函數、速度、加速度和斜率等均可用一套通用的符號進行演繹。