看下图,打字不好打,我就写一写。
第一个我相信很多人在高中都学过,至于它是怎么来的,那可有说道了。
反正这里面离不开牛顿天才的数学能力。
大家熟知的故事是:
牛顿被一个苹果砸到了脑门,他就提出了一个好问题,然后开始研究万有引力。
这故事的真假不好说,是经过了伏尔泰加工的。
伏尔泰也说不清到底是真是假,因为没有目睹,是从旁人那儿听来的。
话说:
伏尔泰非要搞清楚牛顿为何有这如此奇思妙想,天天去问牛顿的家人。
牛顿的外甥女婿不胜其烦,就告诉伏尔泰,牛顿被苹果砸了脑门。
从此,伏尔泰把这个故事写到了书里,在世界各地传播开来。
其实,在17世纪很多聪明人都在思考:
是什么主宰了大自然;是什么让太阳东升西落;是什么让行星绕着轨道旋转,井然有序。牛人里面就有开普勒。
注意:
开普勒之前已经推导出来,说有一种力让行星在椭圆轨道上运行——开普勒第二定律。
但具体如何运行,遵循什么样的规律,开普勒没有说。
于是这个问题在各路牛人的推动下缓慢前进。
直到后来1684年,哈雷拜访牛顿,请教牛顿这个问题。
牛顿说自己早就证明了——力和距离的平方成反比,只是没有发表。
哈雷震惊了,这么伟大的东西,你不让世人开开眼吗?!
于是,资助牛顿出版了《自然哲学之数学原理》,里面有用极限、微积分、几何等方法证明出的详细步骤。
其实这本书是非常难懂的,我们现在能读到的都是后人简化了的版本。
当时用的数学符号和我们现在的不一样,而且牛顿写的跟论文一样,普通人根本看不懂。
后来还有物理学家去研究那本书,把里面的问题重新计算一下,发现还是发现牛顿的证明技巧更高超——真是无与伦比的数学才华,没办法。
通过这个公式,牛顿将万物之间的引力巧妙地用一个公式连接了起来。
等于说把天体万物统一起来,根据这个公式,人们能够在还没有观测到海王星和冥王星的时候就预言它们的存在。
后来有人说这个公式失效了,被更优秀的相对论超越。
其实,在更大质量上用万有引力公式完全没问题,但是在小质量天体上,用更加精密的相对论。
不过,你不用担心,一个普通孩子上到大学依然跳不出牛顿的统治。
这个公式已经足够精确,足够美——万有引力解释世界是牛顿独特的发明,也是数学之美的诠释。
第二个这个在数学上叫牛顿-莱布尼茨公式。
以两个人的名字命名,并不是因为两个人一起发明了微积分。
现在学界比较统一的说法是:他们分别发现了微积分。
牛顿的微积分为了解决运动问题,从导数概念慢慢推理的。莱布尼茨崇尚哲学,从几何学入手,先创立了积分的概念,然后走到导数。两个人殊途同归。
生前牛顿有更大的势力,他一直打压莱布尼茨,当时微积分是归到他的名下的。
但是莱布尼茨知道这个数学工具有多好,他就一直研究.
现在学的很多微积分知识,包括我们数学书上的符号体系,归功于他。
所以说,大一考高数,其实应该拜拜他。
说回公式,这是一个定积分公式,求的是面积。
比如函数y=x,当x=2,4时,中间夹的面积,用这个公式就是2。
y=x²。阴影部分的面积就很难算,那么用上这个公式,就是2²-1²
=3。
是不是很方便?
只要确定了原函数,算面积简直小菜一碟。
试想一下:
所以如果是儿童会了定积分,小学课本中的各种算阴影面积,简直秒杀。
但是,这样理解就小瞧它了,它的用处大了。
在工程领域还可以用来计算旋转体的体积,各种体积。当你需要计算一些不规则事物的体积时,可以用它。
还可以计算弧长——这个很重要。在物理学中也应用广泛,其中一个大家熟知的,物体做的功,就可以用它计算。做功公式其实也是这样推算出来的。
等于完善了微积分体系。另外它是由微分发展而来的,在不定积分的基础上,进一步确定一个定值。
如果感兴趣这部分内容,可以看一下下面的图片。
这些图片来自于《数学与生活》一书。
这本书梳理了自小学到大学的全部知识点。
最后,有了这个公式,芝诺悖论也被解决了——这可是困扰了大家相当长时间呢。
芝诺悖论是这样的:
哲学家芝诺说乌龟和阿克琉斯赛跑,乌龟向前跑100米后,阿克琉斯才开始奔跑。当阿克琉斯追到100米的时候,只乌龟向前爬了10米。阿克琉斯继续追,追了10米之后,乌龟又向前爬了1米。克琉斯再往前追1米,乌龟又向前爬了0.1米。这样乌龟和阿克琉斯总是保持一定的距离,阿克琉斯就永远也追不上乌龟。
是不是很有理?实际上我们明明知道它不对,可又不能在理论上圆回来。
后来微积分的概念出来,从数学上驳斥了芝诺。
芝诺只微分了,没有积分。
也就是说乌龟每次只走很小的一部分,它的速度也是很慢的。
阿克琉斯的距离函数,在一段时间内的积分,肯定要大于乌龟。
这样就解决了,是不是很漂亮!!
完美!
这就是数学,简洁、美妙、有用、囊括万物!
如果你想了解更多,建议入手吴军的两本书。
《数学通识讲义》这是讲数学思维的,文科生也看得懂。
《数学之美》,讲数学的美妙,也不难读。
祝您阅读愉快!
这个作者宣传微积分是个好主意,但是作者的微积分学得不扎实,计算出错了。直线y=x和x轴之间、x=2和x=4夹着的阴影的面积,应该是(1/2)*(4*4-2*2)=6,用梯形面积公式计算也行。曲线y=x^2和x轴之间那个阴影面积计算也是错误了,那个曲边梯形的面积就需要用微积分计算了,那个面积应该是(1/3)*(2^3-1^3)=7/3
你有这两个公式,任然造不出蒸汽机。更不用说电机,手机,基站。瓦特没上过大学,你要向他学习。
芝诺悖论不用这么麻烦吧?数字可以无限微分,而空间距离是有限的不能微分。
如果很多人喜欢,我倒是可以说一说作者讨论的问题。关于芝诺悖论(也有人说龟兔赛跑)的问题,这不是微积分,而是级数问题,就是无限多项很小的数加起来究竟是有限的还是无限的,后追上一点,需要一个时间,相应时间内乌龟也走了一点路,后追者总是在后面的。追者每走一点乌龟也往前走一点,这是一个很小的时间,这是有无穷多个很小的时间,总共合起来的时间就是后追者追上乌龟的时间,是由很多个很小的量加起来,总和究竟是有限的还是无限的呢?其实这个级数问题讨论起来还蛮复杂的,有的无限项正数加起来是有限的,比如(1/2)+(1/4)+(1/8)+(1/16)+…这个无穷级数和就是1,也就是无限多的项加起来就无限接近1。但有的就不是有限的,比如(1/2)+(1/3)+(1/4)+(1/5)+(1/6)+…和就不是有限的,虽然大家都是无穷多项相加,并且所加的项都是越来越小,所有的项都是大于0,但无限项相加的和,一个是有限的数,一个是无穷大,这就有点背离人们的直观感觉。这就是数学的玄妙有趣之处。
自然规律都是预测未来的全称真命题,证伪当然有效,证明当然无效。只能观测归纳过去,信任自然推断未来。且不可能演绎得到!!!比如,相对速度公理,任何时候任何地方都是真理,也是绝对自然真理。相对论是违背绝对时空公理、相对速度公理的可笑创造假说(提出的时候就已经证伪了),当然是全称命题,居然号称证明了????是不是两头篇?彻底骗!
至于微积分,解决的变力变速度之类的问题。我们知道路程=速度*时间,但如果速度随时间不断变化,这可怎么求路程呢?比如说一个物体开始是静止的,然后在地球万有引力的作用下落下(这里我们假设引力不变),那么这个物体的速度就是9.8t(时间为t单位是秒,开始降落时计时,速度单位是米/秒),可以看得出来时间不同,速度是不一样,每一秒速度都不一样,每个微小的时间内运动了微小的路程,总的路程是无限多个无限微小的路程相加,解决这个问题,就是需要用到微积分了。微积分真是天才的发明啊!
图8的距离平方R^2怎么变成R2
这些都在永乐大典里
微积分的伟大,在于他解决了人类理论无限观念和现实的关联矛盾问题
推崇前辈,质疑前辈,超越前辈,人类的科技才能不断一步一步的前进
悖论斯坦,背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统,号称证明全称公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理,祸害绝对时空,祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法。祸害数学,祸害物理,终身搞骗,祸害极大极深极广。
瓦特最多算非常勇猛的士兵,他的功绩甚至大于无能的将领,但是你非要拿他和排第一的牛顿比,没得比的好吧?
f=ma已经囊括一切了[笑着哭]
看到卖书的我就不感兴趣了,很多时候买回来的书发现并不是那么回事。
学渣表示不懂[哭笑不得]
时光倒流是数学当物理的骗术!………都是毫无意义的思想实验。8分钟前的太阳光,几十亿年前的遥远星光,地层中几万年前的琥珀苍蝇,以及所谓的超光速观测,。。。只是影响一些意识信息,用光(超音速)观测雷电,用声音观测雷电,都不能改变雷电本身。木啥实质影响。很多是为了欺骗。看到他妈妈两岁的照片,宇宙就时光倒流了???
[点赞][点赞][点赞]伟大的人
[笑着哭][笑着哭][笑着哭]牛皮只管吹,一个微分公式可以囊括世界[点赞][点赞][点赞]果然世间文盲多。
直击本质的自然哲学的数学原理。纯理论,不受观察者影响。
囊括万物的话,需要加上他的对头:莱布尼茨,世界就是如此奇妙[笑着哭]
智商不够用[呲牙笑]
谈微积分,别忘了莱布尼兹。
神龟依靠解释搞骗,将无限细分的次数欺骗为时间无限!!!……悖论斯坦将质量欺骗成能量,胆子比乌龟骗子大多了!!!
R平方,哥啊
万能骗术之质能方程,泛化虚化破坏能量公理概念,>>远远胜过,任何东西能变油+油能变任何东西。。。到底是质量获得能量还是质量变成能量??? ………动能公式,清清楚楚明明白白,到处用天天用,是质量获得能量的经典公理。………能量概念清清楚楚,是对物质运动状态的描述,居然敢欺骗说物质与能量等效???何其狂妄可笑???………他爸爸有动能,他爸爸也有势能,动能和势能都能变成他爸爸。他到底有多少爸爸呀?质量与力是一切微观宏观世界的根本,他造假(创造假说)祸害质量概念就当儿戏!!!———无中生有解释稀奇的万能骗术::科学都是假设(嘲笑诚信观测归纳),场有作用力,真空里有波,质能等效转换,穿墙而过,刀枪不入,纠缠女朋友。。。号称,只是科技还没达到!………无中生有==时空无限而永远不可能证无,当然也永远不可能证有==欺骗无底洞!
微积分就是为了圆滑兀的问题,用以完善直线运动的普遍性。可惜的是兀到如今也没有算尽