数学史论文
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数学史论文函数概念的发展函数概念是数学史上一个重要的发展阶段。
本文将探讨函数概念的发展历程,以及这一概念的重要性。
在古希腊时期,人们通过几何学研究曲线形状,但并没有引入函数的概念。
然而,在公元前4世纪,欧多克索斯和亚历山大斯在几何方面的研究中开始使用变量和关系的概念。
他们发现,一些曲线的线段长度与曲线上的其中一点的位置有关。
这可以看作是函数的一个早期表现,但并没有引入一个明确的函数概念。
随着数学的进一步发展,莱布尼茨和牛顿在17世纪末提出了微积分学的基本概念。
他们引入了“fluxion”的概念,该概念可以表示变量随时间的变化速率。
这相当于我们现在所称的导数。
莱布尼茨还引入了“integral”的概念,表示曲线下的面积。
这些概念使得人们能够更加系统地研究曲线和变化。
在18世纪,欧拉将函数视为变量之间的关系,并开始对其进行更加深入的研究。
他引入了函数符号“f(x)”来表示变量x的函数值。
这是函数概念的一个重要发展,为后来函数概念的正式定义奠定了基础。
在19世纪,庞加莱和魏尔斯特拉斯等人对函数的连续性进行了深入研究。
他们提出了连续函数和不连续函数的概念,并给出了一些重要的性质和定理。
这为分析学的发展奠定了基础。
随着数学的发展,函数概念也在不断演变。
20世纪初,数学家们开始研究更加复杂的函数和变量之间的关系。
他们引入了概念扩展,如多变量函数,复函数和泛函等。
这些概念在实际应用中发挥了重要作用,如在物理学、经济学和工程学中的应用。
函数概念的发展对数学的其他领域也产生了重要影响。
例如,在代数学中,函数概念为多项式和方程的研究提供了基础。
在几何学中,函数概念使得我们能够更好地描述曲线和表面的性质。
在概率论和统计学中,函数概念使得我们能够研究随机变量和概率分布之间的关系。
总而言之,函数概念的发展是数学史上的一个重要阶段。
它为人们研究曲线和变化提供了新的工具和方法,并对数学的其他领域产生了深远影响。
函数概念的发展也证明了数学的不断进步和演变,为更深入的数学研究和应用奠定了基础。
数学史毕业论文数学,这门古老而又充满活力的学科,如同一条源远流长的大河,贯穿了人类文明的发展历程。
从远古时期简单的计数方法,到现代复杂的数学理论,数学的发展不仅见证了人类智慧的演进,也对社会的进步和科技的发展产生了深远的影响。
在古代文明中,数学的萌芽已经显现。
古埃及人在建造金字塔的过程中运用了几何知识来计算和测量;巴比伦人发明了六十进制,用于天文观测和土地测量;而古代中国的数学家们则在《九章算术》中总结了丰富的数学方法和问题,涵盖了算术、代数、几何等多个领域。
这些早期的数学成就为后来数学的发展奠定了基础。
古希腊时期是数学发展的一个重要阶段。
古希腊数学家欧几里得的《几何原本》被视为数学史上的经典之作,它系统地整理和阐述了几何知识,通过严密的逻辑推理构建了一个完整的几何体系。
阿基米德则在计算几何图形的面积和体积方面做出了杰出贡献,他的方法至今仍被广泛应用。
此外,古希腊的毕达哥拉斯学派对于数的研究以及柏拉图学园对数学的重视,都使得古希腊成为数学发展的重要摇篮。
中世纪时期,数学在欧洲的发展相对缓慢,但在阿拉伯世界却取得了显著的成就。
阿拉伯数学家们在继承古希腊和印度数学成果的基础上,发展了代数学,引入了“零”的概念,并完善了十进制计数法。
他们的工作为后来欧洲数学的复兴提供了重要的基础。
文艺复兴时期,欧洲的数学迎来了新的发展机遇。
随着科学研究的兴起和对自然现象的探索,数学成为了科学研究的重要工具。
意大利数学家卡尔达诺在代数方程求解方面取得了重要突破;法国数学家韦达则系统地研究了代数符号,使得代数运算更加简洁和规范。
17 世纪,微积分的创立是数学史上的一个重大里程碑。
牛顿和莱布尼茨分别独立地发明了微积分,为解决力学、天文学等领域的问题提供了强大的工具。
微积分的出现使得对运动和变化的研究成为可能,极大地推动了物理学和工程技术的发展。
18 世纪,数学在分析学、数论、概率论等领域取得了丰硕的成果。
欧拉是这一时期的杰出代表,他在多个数学领域都有重要的贡献,其著作涵盖了数学的广泛领域。
数学史对数学教育的重要性的论文数学史对数学教育的重要性的论文数学是研究空间的形式和数量关系的科学,是一门历史性很强的学科,是刻画自然规律和社会规律的科学语言和有效工具。
数学教育就是教育者向受教育者传授数学知识、培养他们的数学能力与数学素养。
数学史是研究数学发展进程及其规律的学科,即研究数学概念、数学方法和数学思想的起源与发展,及其与社会政治、经济和一般文化的联系的一门学科。
数学史对数学教育的意义和作用已经越来越为许多数学家和数学教育家所关注。
数学史与数学教育的有机结合早已成为当今教育界的热点问题。
现代微分几何的奠基人陈省身曾经说过:“了解历史的变化是了解这门科学的一个步骤。
”学习数学史应该成为数学教育的一个部分,帮助润色与提升数学教育。
所以在数学教育中,我们可以考虑将适量的适合的数学史知识较为系统地引入数学课堂,助于数学学习,贯穿日常生活。
一、数学史在数学教育中的重要意义与作用列宁指出:“一种科学的历史是那门科学最宝贵的一部分,科学只能给我们知识,而历史却能给我们以智慧。
”(一)学习数学史是以“素质教育”为目标的数学教育的内在要求我国著名的数学家吴文俊院士曾说过:“数学教育和数学史是分不开的。
”随着数学教育改革的深入,人们对数学教育的本质有了越来越清晰的认识。
数学教育作为教育的组成部分,对学生的其他课程的学习具有奠基性意义,对学生的整体和长远发展具有不可替代的作用。
同时,素质教育要求学生学会学习、学会做人和学会发展,使之培养成为“会认识、会做事、会做人”的合格公民。
由此可见,教师在传授数学知识的同时,应培养学生的数学素养。
具有数学素养的人善于把数学中的概念结论和处理方法推广应用于认识一切客观事物。
对于数学中的抽象概念和理论,学生如果知道它的来龙去脉,就会对其有更深入的认识。
而数学史的学习会使学生认识到某些知识的产生、发展与问题解决的过程,体会到数学在人类发展中的作用与价值,知道数学不是子虚乌有的。
数学史论文第一篇:数学史论文数学史论文:课程论文班级:09数学2班内容古希腊数学发展史初探【摘要】:“古希腊数学”只是一个习惯用语,它并不等同于希腊这个国家或地区所创造的数学,而是指包括希腊半岛,整个爱琴海区域和北面的马其顿褐色雷斯,意大利半岛和小亚西亚,以及非洲北部等地。
从时间上看,是始于BC600年左右,到641年为止,一共持续了1300年的数学的统称。
本文,我就这一时间段的数学发展,也就是古希腊数学发展进行初探。
【关键词】:古希腊数学发展史学派数学家地中海的灿烂阳光——古希腊文明著称于世。
拥有特殊的地里环境的克里特岛是希腊文明的发端,同时,政治和经济的发展造就了希腊文化。
希腊文化汲取了各种各样的优秀东方文化。
其中,希腊数学就是希腊文化中的一个主要分支。
希腊数学汇集了巴比伦精湛的算术和埃及神奇的几何学。
我们将希腊数学的卖力发展史分为下列三大历史时期;一.第一时期:BC600—BC323 这一时期又可以希波战争为界限划分为前后2个历史时期。
希波战争前的希腊数学就是以爱奥尼亚学派和毕达哥拉斯学派为主要代表的。
希波战争之后,则以巧辩学派,埃利亚学派,原子论学派柏拉图学派的成就为代表。
尤其是从BC480年到BC336年,数学史上又称为雅典时期。
雅典时期哲学和经济的空前繁荣诞生了像亚里斯多德这样的百科全书般的杰出人物。
BC4世纪以后的希腊数学慢慢成为了独立的学科。
数学的历史进入了一个新的阶段——初等数学时期。
在这一个时期里,初等几何,算术,初等代数大体已经分化出来。
同17世纪出现的解析几何学,微积分学相比,这一时期的研究内容可以用“初等数学”来概括,因此叫做初等数学时期。
在这一大时期里,希腊各地涌现了许许多多的学派,他们共同作用于希腊数学的发展。
在这些学派中最有影响力的主要有三大流派;(一)爱奥尼亚学派——古希腊历史上的第一个学派爱奥尼亚学派是由彼赋盛名的“希腊科学之父”泰勒斯创立。
泰勒斯是一个精明的商人,他流转于各地经商,并从巴比伦河埃及等地带回了数学知识,故而创立了爱奥尼亚学派。
数学史与数学文化论文一、内容概览本文将深入探讨数学史与数学文化之间的相互影响和交融。
文章首先概述数学史的发展历程,从古代文明如埃及、巴比伦、希腊的数学起源开始,到现代数学的蓬勃发展。
阐述数学文化在这一过程中所扮演的重要角色,包括数学观念、思维方式以及其在社会、科技、艺术等领域的应用和影响。
文章还将分析不同文化背景下数学发展的独特性,以及数学在不同历史时期和地域的演变如何影响并塑造了独特的数学文化。
本文将讨论数学史与数学文化研究的现状和未来发展趋势,以及这一研究领域对于教育、社会科学和人文科学的贡献。
通过深入研究数学史与数学文化的关系,本文旨在揭示数学的内在价值及其在人类文明进程中的重要地位。
1. 介绍数学史与数学文化的重要性。
传承文明,记录历史进程:数学史是一部人类文明发展的历史记录。
数学的进步总是伴随着社会、科技、文化和经济的变革。
通过研究数学史,我们可以了解不同历史时期的社会背景、科技水平和人们的思维方式,从而更全面地认识人类文明的发展历程。
促进数学教育与学习:数学史与数学文化的研究对于数学教育有着重要的启示作用。
了解数学知识的历史背景和文化内涵,有助于学生更好地理解数学知识的本质,增强学习数学的兴趣和动力。
通过历史人物和故事,可以帮助学生树立正确的学术观念,培养科学精神。
弘扬科学精神,提升文化素养:数学文化作为人类文化的重要组成部分,体现了人类对自然世界的探索精神和科学思维。
研究数学文化有助于弘扬科学精神,提高公众的科学素养和文化水平。
通过数学文化的传播,可以促进不同文化之间的交流和理解,增进人们对世界的认识。
激发创新,推动科技发展:数学史的研究可以让我们了解前人如何解决问题,进而激发我们面对新问题的创新思维。
通过对历史上数学家的研究方法和思路的学习,可以培养我们的创新能力和解决问题的能力,推动科技的不断进步和发展。
数学史与数学文化的研究对于传承文明、促进数学教育、弘扬科学精神和推动科技发展具有重要意义。
数学发展历史研究论文摘要:数学是一门古老而深奥的学科,对人类文明的发展起到了重要的推动作用。
本文通过对数学发展历史的研究,探讨了数学的起源、发展和影响。
引言:数学是一门研究数量、结构、变化以及空间等概念的学科,是科学和技术发展的重要基石。
数学的发展历史可以追溯到古代文明时期,早在5000年前,古代埃及和巴比伦就开始使用几何学和算术。
一、数学的起源和发展数学的起源可以追溯到古代文明时期。
古埃及人和古巴比伦人是最早开始研究数学的文明之一、他们通过观察自然现象和社会实践,逐渐发现了一些基本的数学原理和概念,例如算术运算和几何规则。
这些发现为后来数学的发展打下了基础。
在古希腊时期,伟大的数学家欧几里得发表了《几何原本》,系统整理了前人的几何研究成果,建立了几何学的基本原理和公理体系。
这个体系对后来的几何学发展产生了深远的影响。
中世纪是数学发展的低谷时期,随着对古代科学文化的遗忘和学术研究的衰退,数学的研究进展十分有限。
直到文艺复兴时期,数学才再次得到重视。
二、数学的重要发展阶段文艺复兴时期是数学发展的重要阶段。
数学家们开始重新研究古希腊的数学著作,并提出了新的数学理论。
例如,意大利数学家费马提出了“费马大定理”,奠定了数论的基石。
17世纪是数学发展的黄金时期,这一时期出现了一批伟大的数学家和数学著作。
例如,牛顿和莱布尼兹独立发明了微积分学,并创立了现代微积分的基本原理。
这一发现对现代物理学、工程学和经济学等学科的发展产生了深远的影响。
20世纪是现代数学的发展时期。
数学的发展逐渐向抽象、推理和形式化的方向转变。
出现了一批重要的数学家,如哥德尔、图灵、泽尔尼克等,他们为数学研究提供了重要的理论支持,推动了数学的快速发展。
三、数学对人类文明的影响数学在人类文明的发展中起到了重要的推动作用。
数学不仅为其他学科提供了理论工具和方法,而且在工程技术、经济学和计算机科学等领域发挥了重要作用。
例如,数学在工程技术领域的应用可以帮助设计和解决复杂的工程问题。
有关数学史的论文数学史不仅追溯数学内容、思想和方法的演变、发展过程,而且还探索影响这种过程的各种因素,以及历史上数学科学的发展对人类文明所带来的影响。
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1.1起源与早期发展.数学是研究数和形的科学,是中国古代科学中一门重要的学科.中国数学发展的萌芽期可以追溯到先秦时期,最早的记数法在殷墟出土的甲骨文卜辞中可以找到记数的文字.如独立的记数符号一到十,百、千、万,最大的数字为三万,还有十进制的记数法.在春秋时期出现中国最古老的计算工具---算筹,使用算筹进行计算称为筹算,中国古代数学的最大特点就是建立在筹算基础之上.古代的算筹多为竹子制成的同样长短和粗细的小棍子,用算筹记数有纵、横两种方式,个位用纵式,十位用横式,以此类推,并以空位表示零.这与西方及阿拉伯数学是明显不同的.在几何学方面,在《史记·夏本记》中记录到夏禹治水时已使用了规、矩、准、绳等作图和测量工具,勾股定理中的“勾三股四弦五”已被发现.1.2中国数学体系的形成与奠基时期.这一时期包括秦汉、魏晋、南北朝,共400年间的数学发展历史.中国古代的数学体系形成在秦汉时期,随着数学知识的不断系统化、理论化,相应的数学专书也陆续出现,如西汉初的《算数书》、西汉末年的《周髀算经》、东汉初年的《九章算术》以及南北朝时期的《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》等一系列算学着作.《周髀算经》编纂于西汉末年,提出勾股定理的特例及普遍形式以及测太阳高、远的陈子测日法;《九章算术》成书于东汉初年,以问题形式编写,分属于方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程和勾股九章,特点在于注重理论联系实际,形成了以筹算为中心的数学体系.中国数学在魏晋时期有了较大的发展,其中赵爽和刘徽的工作被认为是中国古代数学理论体系的开端.赵爽证明了数学定理和公式,详尽注释了《周髀算经》,其中一段530余字的“勾股圆方图”注文是数学史上极有价值的文献.刘徽的杰作《九章算术注》和《海岛算经》,是我国最宝贵的数学遗产.在南北朝时期数学的发展依然蓬勃,出现了《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》等算学着作.最具代表性的着作是祖冲之、祖父子撰写的《缀术》,圆周率精确到小数点后六位,推导出球体体积的正确公式,发展了二次与三次方程的解法.1.3中国古代数学发展的盛衰时期.宋、元两代是中国古代数学空前繁荣,硕果累累的全盛时期.出现了一批着名的数学家和数学着作,其中最具代表性的数学家是秦九韶和杨辉.秦九韶在其着作的《数学九章》中创造了“大衍求1术”(整数论中的一次同余式求解法),被称为“中国剩余定理”,在近代数学和现代电子计算设计中起到重要的作用.他所论的“正负开方术”(数学高次方程根法),被称为“秦九韶程序”.现在世界各国从小学、中学、大学的数学课程,几乎都接触到他的定理、定律、解题原则.杨辉,中国南宋时期杰出的数学家和数学教育家,他在1261年所着的《详解九章算法》一书中,给出了二项式系数在三角形中的一种几何排列,这个三角形数表称为杨辉三角.“杨辉三角”在西方又称为“帕斯卡三角形”,但杨辉比帕斯卡早400多年发现.随后从十四世纪中叶明王朝建立到明末的1582年,数学除了珠算外出现全面衰弱的局面.明代最大的成就是珠算的普及,出现了许多珠算读本,珠算理论已成系统,标志着从筹算到珠算转变的完成.在现代计算机出现之前,珠算盘是世界上简便而有效的计算工具.但由于珠算流行,筹算几乎绝迹,建立在筹算基础上的古代数学也逐渐失传,数学出现长期停滞.2 中国近现代数学的发展史。
数学的发展历史论文数学作为一门科学领域的学科,在人类文明的发展中扮演着重要的角色。
数学的发展历史可追溯至古代文明,古希腊时期的数学家如毕达哥拉斯、欧几里德和阿基米德等人对数学的发展产生了深远影响。
随着时间的推移,数学逐渐演变成为一门独立的学科,涵盖了代数、几何、数论、分析等多个领域,并在科学、工程、经济等多个领域发挥着重要作用。
古代数学的发展可以追溯至古埃及和美索不达米亚文明,这些古代文明的数学成就在计算、测量和建筑等方面发挥了重要作用。
古希腊数学的发展则奠定了几何和数论的基础,毕达哥拉斯的毕达哥拉斯定理和欧几里德的几何原理成为了古典几何学的基石。
在古代印度和中国,数学家们也做出了重要的贡献,如印度的零和十进制系统以及中国的算术和代数等方面都具有重要意义。
随着文艺复兴的到来,数学进入了一个新的发展阶段。
伽利略和牛顿的研究为物理学和天文学奠定了基础,而他们的成就也推动了数学的发展。
18世纪的数学革命则为微积分学、分析学和概率论等领域的发展奠定了基础。
而19世纪末和20世纪初的集合论、拓扑学和数理逻辑等领域的发展,则为现代数学的形成打下了基础。
在当代,数学已经成为了一门独立的学科,并不断涌现出新的理论和方法。
逻辑学、数学物理学、数值计算和离散数学等新的数学领域的出现,为数学的发展提供了新的动力。
而计算机的发展也推动了数学在人工智能、密码学和信息安全等领域的应用。
总的来说,数学的发展历史是一部不断创新和探索的历史,而现代数学的发展也将继续推动人类社会的进步和发展。
抽象代数、拓扑学和微分几何等新的数学分支的发展,引领了数学新的发展方向,为现代数学的发展提供了新的思想和方法。
数学在现代科学、工程和技术领域发挥着不可替代的作用,从探索宇宙的奥秘到解决社会问题,数学无处不在。
除了在纯粹数学领域的取得的成就之外,数学在应用领域也有着广泛的影响。
例如,在金融领域,数学模型和方法被广泛应用于风险管理、投资组合优化和金融衍生品定价等方面。
数学史在小学教学中的应用论文第一部分:引言与背景1.1 引言数学作为基础学科之一,在我国的教育体系中占有举足轻重的地位。
然而,在小学阶段,许多学生对数学学科的学习缺乏兴趣,甚至产生恐惧感。
为了提高小学生对数学学科的兴趣,本文提出将数学史融入小学数学教学,以激发学生的学习热情,提高教学质量。
1.2 背景分析(1)数学史的内涵与价值数学史是研究数学概念、数学方法和数学思想的起源、发展及其演变规律的学科。
数学史不仅有助于我们了解数学的发展过程,更能让我们从中汲取数学家的智慧,为现代数学教育提供有益的启示。
(2)数学史在小学数学教学中的应用现状目前,虽然数学史在数学教育领域的地位逐渐被重视,但在实际教学中,数学史的应用仍然有限。
许多教师在教学过程中,过于关注数学知识的传授,忽视了数学史的融入。
这使得学生在学习过程中,难以感受到数学学科的魅力和数学家的智慧。
(3)数学史在小学数学教学中的作用将数学史融入小学数学教学,有助于以下几点:1. 培养学生的数学兴趣,激发学习热情;2. 帮助学生了解数学知识的起源和发展过程,提高数学素养;3. 引导学生从数学家的智慧中汲取灵感,培养创新意识;4. 增强学生对数学学科的人文关怀,促进全面发展。
1.3 目的与意义本文旨在探讨数学史在小学数学教学中的应用策略,以期提高教学质量,培养学生的数学兴趣和数学素养。
具体目的如下:1. 分析数学史在小学数学教学中的作用;2. 提出数学史融入小学数学教学的策略;3. 结合实际教学案例,验证数学史在小学数学教学中的应用效果;4. 为我国小学数学教育改革提供有益的参考。
1.4 研究方法本文采用文献研究法、案例分析法和实证研究法,对数学史在小学数学教学中的应用进行深入研究。
具体研究方法如下:1. 文献研究法:通过查阅国内外相关文献,了解数学史在数学教育领域的应用现状和发展趋势,为本文提供理论依据;2. 案例分析法:选取具有代表性的数学史融入小学数学教学的案例,分析其成功经验和不足之处,为提出应用策略提供参考;3. 实证研究法:在实际教学过程中,运用数学史融入教学的策略,观察学生的反应和教学效果,验证本文提出的理论和方法的可行性。
数学史论文数学史论文(1/2)引言数学作为一门学科,有着悠久的历史和丰富的内容。
它不仅源远流长,而且对人类社会的发展产生了深远的影响。
本文将以古代数学为切入点,探讨数学史的发展和其在人类社会中的重要性。
古代数学的贡献古代数学在古希腊、古埃及和古印度等地都有着独特的贡献。
首先,古希腊的数学家毕达哥拉斯、欧几里得和阿基米德等人提出了许多重要的数学概念和理论。
例如,毕达哥拉斯定理是一条关于直角三角形的重要定理,而欧几里得几何学则奠定了几何学的基础。
古埃及数学的贡献主要体现在他们对算术的研究上。
古埃及人发展了一套独特的记数系统,其中包括了对分数和虚数的研究。
他们还利用算术解决了土地测量和建筑施工等实际问题。
古印度数学家在代数和三角学领域做出了重要贡献。
他们发明了一种复杂的代数符号系统,并使用了零的概念。
此外,他们还发展了三角函数和三角恒等式,为后续的研究提供了基础。
数学在文艺复兴时期的重要性文艺复兴时期(14世纪至17世纪)是欧洲科学与文化发展的关键时期。
数学成为了文艺复兴的核心之一,对科学和艺术的发展产生了深远的影响。
在这一时期,大量的数学家涌现出来。
其中最为重要的是伽利略、笛卡尔和牛顿等人。
伽利略通过研究物体的运动和重力,提出了著名的近似定律并且支持地心说。
笛卡尔则提出了笛卡尔坐标系,将几何问题转化为代数问题,为后来的解析几何学奠定了基础。
牛顿则发现了万有引力定律,并发展了微积分学,从而为现代物理学和数学提供了强大的工具。
此外,在文艺复兴时期,数学的应用领域也得到了扩展。
数学在天文学、地理学和工程学等领域中发挥了重要作用。
例如,开普勒的行星运动定律为天文学提供了新的解释,地理学家使用三角法来测量地球上的距离,建筑师运用几何学来设计建筑物。
结论数学作为一门学科,具有丰富的历史和重要的应用价值。
古代数学家的贡献为数学史的发展奠定了基础,而文艺复兴时期的数学家们推动了数学的快速发展。
数学不仅是一门学习和研究的科学,它还在人类社会的各个领域中发挥着重要的作用,推动着人类文明的进步。
艾滋病传播的微分方程模型【摘要】微积分的创立,被誉为是“人类精神的最高胜利”,是由常量数学向变量数学转变的一件具有划时代意义的大事。
16世纪后半叶,牛顿和莱布尼茨在许多数学家所做的大量准备工作的基础上,各自独立地创立了微积分。
【关键词】牛顿莱布尼茨微积分引言:(1)古希腊时期微积分的萌芽和中国古代极限思想,(2)16世纪中叶开始,微积分进入酝酿阶段,(3)牛顿和莱布尼茨在17世纪下半叶创立微积分学,(4)微积分诞生以后发生过的争论。
微积分的萌芽阶段无穷作为一个极富迷人魅力的词汇,长期以来就深深激动着人们的心灵。
彻底弄清这一概念的实质成为维护人类智力尊严的一种需要。
而数学是“研究无限的学科”,因此数学就责无旁贷地担当起征服无穷的重任。
我们在本文中将简要介绍一下数学中无穷思想发展的历程光辉的起点:数学无穷发展的萌芽时期早在远古时代,无限的概念就比其它任何概念都激动着人们的感情,而且远在两千年以前,人们就已经产生了对数学无穷的萌芽认识。
在历史上微积分的萌芽出现得比较早,中国战国时代的《庄子·天下篇》中的“一尺之棰,日取其半,万事不竭”,就蕴含了无穷小的思想。
古希腊物理学、数学两栖科学大师阿基米德在公元前三世纪依据前人的穷竭法,用“切片”方法并借助杠杆原理建立了球体的体积公式,这其中就包含了定积分的思想。
但在当时,微积分并没有受到人们的广泛关注。
直到公元17世纪,在欧洲资本主义开始萌芽、科学和生产技术开始发展的情况下,航海、天文、力学、军事、生产等科学技术给数学提出了一系列迫切需要解决的问题。
微积分的酝酿阶段微积分的酝酿是在17世纪上半叶到世纪末这半个世纪。
让我们先回顾一下这半个世纪自然科学、天文学和力学领域所发生的重大事件:1608年伽利略(Galileo)第一架望远镜的制成,不仅引起了人们对天文学研究的高潮,而且还推动了光学的研究。
开普勒(J.Kepler)通过观测归纳出三条行星运动定理。
其中,开普勒与旋转体体积,卡瓦列里不可分量原理,笛卡尔圆法,费马的极大极小值求法,巴萨的微分三角形,沃尔斯无穷算术,这些17世纪一系列前驱性工作为微积分的诞生酝酿了基础。
牛顿—莱布尼茨与微积分1.牛顿与其“流数术”牛顿(1642~1727),英国数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。
牛顿在数学上最卓越的贡献是创建微积分。
在17世纪60年代的短短几年里牛顿成功地将他17世纪的前辈们发展出的关于切线和面积的所有材料统一并推广成为我们今天的微积分教科书中展示的神奇的解决问题的工具。
就数学思想的形成而言,笛卡儿的《几何学》和沃利斯的《无穷算术》对他影响最深,正是这两部著作引导牛顿走上了创立微积分之路。
■ 流数术的初建牛顿对微积分问题的研究始于1664年秋,当时他反复阅读笛卡儿《几何学》,对笛卡儿求切线的“圆法”发生兴趣并试图寻找更好的方法。
就在此时,牛顿首创了小ο记号表示x 的无限小且最终趋于零的增量。
1665年至1667年,牛顿继续探讨微积分并取得了突破性进展。
他将1665年发明的“正流数术”(微分法)和1666年建立的“反流数术”(积分法)整理成一篇总结性论文,此文以《流数简论》著称,是历史上第一篇系统的微积分文献。
《流数简论》反映了牛顿微积分的运动学背景,该文事实上以速度形式引进了“流数”(即微商)概念。
文中提出了微积分的基本问题:①设有两个或更多个物体A ,B ,C ,……在同一时刻内描画线段,,,z y x ……。
已知表示这些线段关系的方程,求它们的速度,,,r q p ……的关系。
②已知表示线段x 和运动速度p 、q 之比的关系方程式,求另一线段y 。
对于这两个问题,牛顿都给出了解答,而对于问题②的解法实际上是问题①的解的逆运算。
特别重要的是,《流数简论》中讨论了如何借助于这种逆运算来求面积,从而建立了所谓“微积分基本定理”。
当然,《流数简论》中对微积分基本定理的论述还不能算了现代意义下的严格证明。
牛顿在后来的著作中对微积分基本定理又给出了不依赖于运动学的较为清楚的证明。
■ 流数术的发展《流数简论》标志着微积分的诞生,但它在许多方面是不成熟的。
从1667年到1693年大约四分之一世纪的时间里,牛顿始终不渝努力改进、完善自己的微积分学说,先后写成了三篇微积分论文,分别是:《运用无限多项方程的分析》,简称《分析学》,完成于1669年;《流数法与无穷级数》,简称《流数法》,完成于1671年;《曲线求积术》,简称《求积术》,完成于1691年。
这三篇论文反映了牛顿微积分学说的发展过程,并且可以看到牛顿对于微积分先后给出了不同的解释。
第一篇论文《分析学》是牛顿为了维护自己在无穷级数方面的优先权而作。
《分析学》利用无穷级数来计算流数、积分以及解方程等,因此《分析学》体现了牛顿的微积分与无穷级数紧密结合的特点。
关于微积分,《分析学》一开始就叙述了计算曲线)(x f y =下面积的法则。
牛顿接着给出了另一条法则:若y 值是若干项之和,那么所求面积就是由其中每一项得到的面积之和,这相当于逐项积分定理。
第二篇论文《流数法》可以看作是1666年《流数简论》的直接发展。
《流数法》开始于他在给莱布尼茨第二封信中仅用密码作过暗示的问题,也是他认为是微积分两个基本方面的问题:“连续地给出距离的长度(就是说,在任何时间的),求任何指定时间的运动的速度。
连续地给出运动的速度,求在任何指定时间走过的距离。
”对牛顿说来,微积分的基本思想是同运动有关的。
牛顿的《流数法》中还有许多其它内容,著作实际上包含了任何现代微积分教程最初几章里所有重要的思想,但缺少的一个思想是极限的思想。
第三篇论文《曲线求积术》是牛顿最成熟的微积分著述。
牛顿在其中改变了对无限小量的依赖并批评自己过去那种随意忽略无限小瞬ο的做法:“在数学中,最微小的误差也不能忽略。
在此基础上定义了流数概念之后,牛顿写道:“流数之比非常接近于在相等但却很小的时间间隔内生成的流量的增量比。
确切地说,它们构成增量的最初比”。
2.莱布尼茨与其微积分莱布尼茨(1646~1716),德国数学家、哲学家。
莱布尼茨在数学上的成绩是多方面的,创建微积分是他最重要的贡献。
他与牛顿并称为微积分学的创始人。
他研究了巴罗的著作,理解到微分和积分是互逆的运算,在笔记中他断言:作为dx,,并指出d意味着差,用dx 求和过程的积分是微分的逆。
他创造了微分符号dy表示两个相邻x的差,用dy表示相邻y值的差,即曲线上相邻两点的纵坐标之差,⎰”并明确指出“⎰”意并认为dx和dy可以任意的小。
他还给出积分符号“味着和。
现在使用的“微分学”、“积分学”、“坐标”等名称也是他创造的。
由于他的影响,表示相等的记号“=”和表示乘法的记号“∙”才得以通用。
■微积分的建立早在1666年,莱布尼茨在《组合艺术》中讨论过数列问题并得到许多重要结论。
大约从1672年开始,莱布尼茨将他对数列研究的结果与微积分运算联系起来。
借助于笛卡尔解析几何,莱布尼茨可以把曲线的纵坐标用数值表示出来,并想象一个由无穷多个纵坐标值y组成的序列,以及对应的x值的序列,而x被看作是确定纵坐标序列的次序。
同时考虑任意两相继的y值之差的序列。
莱布尼茨后来在致洛必达的一封信中总结说:这使他发现“求切线不过是求差,求积不过是求和”!1677年,莱布尼茨在一篇手稿中明确陈述了微积分基本定理。
■微积分的发表1684年莱布尼茨发表了他的第一篇微分学论文《一种求极大与极小值和求切线的新方法》(简称《新方法》),刊登在《教师学报》上,这也是数学史上第一篇正式发表的微积分文献。
该文是莱布尼茨对自己1673年以来微分学研究的dx,。
1686年,莱布尼茨又发表了概括,其中定义了微分并广泛彩了微分记号dy他的第一篇积分学论文《深奥的几何与不可分量及无限的分析》。
这篇论文初步论述了积分或求积问题与微分或切线问题的互逆关系。
牛顿与莱布尼茨牛顿和莱布尼茨都是时代的巨人,在创立微积分方面,莱布尼茨与牛顿功绩相当。
但是17世纪末,在欧洲却爆发了一场激烈的旷日持久的微积分发明权之争。
就发明时间而言,牛顿早于莱布尼茨;就发表时间而言,莱布尼茨则先于牛顿。
通过争论和调查,人们公认为:牛顿和莱布尼茨都是微积分的发明人,他们的微积分各有特色。
牛顿和莱布尼茨从不同的角度工作,各自独立地发现微积分基本定理,并建立了一套有效的微分和积分算法,他们都把微积分从几何形式中解脱出来,采用了代数方法和记号,从面扩展了它的应用范围,都把面积、体积及以前作为和来处理的问题归结到积分(反微分)。
这样,速度、切线、极值、求和的问题全都归结为微分和积分。
但是他们的微积分研究工作各有特色,主要表现在以下三个方面:历史不负其苦心,由于莱布尼茨的微分符号和积分符号都简明易懂、方便好用,所以一直被人们沿用至今。
这场旷日持久、影响深远的微积分发明权之争早已烟消云散,但新的科学发现优先权之争却此起彼伏,真正为探索自然奥秘,谋求人类共同的利益而奋斗和努力。
微积分对数学史的作用微积分它是一种数学思想,…无限细分‟就是微分,…无限求和‟就是积分。
无限就是极限,极限的思想是微积分的基础,它是用一种运动的思想看待问题。
比如,子弹飞出枪膛的瞬间速度就是微分的概念,子弹每个瞬间所飞行的路程之和就是积分的概念。
如果将整个数学比作一棵大树,那么初等数学是树的根,名目繁多的数学分支是树枝,而树干的主要部分就是微积分。
微积分堪称是人类智慧最伟大的成就之一。
从17世纪开始,随着社会的进步和生产力的发展,以及如航海、天文、矿山建设等许多课题要解决,数学也开始研究变化着的量,数学进入了“变量数学”时代,即微积分不断完善成为一门学科。
学习数学史的感想法国伟大的数学家亨利·庞加莱曾说:“如果我们想要预测数学的未来,那么适当的途径是研究这们学科的历史和现状”.在教学中,尽管我们反复强调学习知识的意义,但是如果没有适当的历史叙述,那么这些知识的来龙去脉对于学生来说仍然是感到费解的.对于学习数学的学生来说,一些课程所介绍的通常是一些似乎没有什么关系的数学片段,而历史可以提供整个课程的概貌,不仅使课程的内容互相联系,而且使它们跟数学思想的主干也联系起来.因此数学教学中,应在传授数学知识的同时,把一些重要的数学史料介绍给学生,使学生掌握数学发展的基本规律,了解数学的基本思想,同时,学生还可以看到数学发展的曲折,数学家们所经历的艰苦漫长的道路.数学史中那些能够深深感动学生、惊心动魄、引人入胜的例子不胜枚举.从而调动学生学习数学的积极性和创造性,使学生不仅获得真知灼见,还将获得顽强学习的勇气,进而塑造完善的人格.参考文献:[1]张荣芹.简明数学史[M],哈尔滨出版社,2000.[2]蔡小华.阿基米德与牛顿、莱布尼茨创立的微积分[J],漫话数学,2007.[3]孙小礼.莱布尼茨与微积分发明权之争[J],自然辩证法研究,2006.[4]李涛.漫谈微积分的产生与发展[J],数学史话,2006.[5]李经文.微分学与积分学的发展及其历史评价[J],邵阳师范高等专科学校学报,2002.[6]程志波、徐飞.科学发现优先权之争的博弈分析[J],自然辩证法研究,2008.[7]左林.牛顿与莱布尼茨创立微积分之解析[J],连云港师范高等专科学校学报,20004.[8]李文林等.数学史通论[M],高等教育出版社,2006.[9]李文林.数学史概论[M],高等教育出版社,2006.。