歷史背景

數(shù)學(xué)中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是笛卡爾的變數(shù)，有了變數(shù)，運(yùn)動(dòng)進(jìn)入了數(shù)學(xué)，有了變數(shù)，辯證法進(jìn)入了數(shù)學(xué)，有了變數(shù)，微分學(xué)和積分學(xué)也就立刻成為必要的了，而它們也就立刻產(chǎn)生，并且是由牛頓和萊布尼茲大體上完成的，但不是由他們發(fā)明的?！鞲袼?/p>

從15世紀(jì)初歐洲文藝復(fù)興時(shí)期起，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航海事業(yè)與商賈貿(mào)易的大規(guī)模發(fā)展，形成了一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)時(shí)代，宗教改革與對(duì)教會(huì)思想禁錮的懷疑，東方先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)通過(guò)阿拉伯的傳入，以及拜占庭帝國(guó)覆滅后希臘大量文獻(xiàn)的流入歐洲，在當(dāng)時(shí)的知識(shí)階層面前呈現(xiàn)出一個(gè)完全嶄新的面貌。而十六世紀(jì)的歐洲，正處在資本主義萌芽時(shí)期，生產(chǎn)力得到了很大的發(fā)展，生產(chǎn)實(shí)踐的發(fā)展向自然科學(xué)提出了新的課題，迫切要求力學(xué)、天文學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，而這些學(xué)科都是深刻依賴于數(shù)學(xué)的，因而也推動(dòng)的數(shù)學(xué)的發(fā)展?？茖W(xué)對(duì)數(shù)學(xué)提出的種種要求，最后匯總成多個(gè)核心問(wèn)題：

（1）運(yùn)動(dòng)中速度與距離的互求問(wèn)題

即，已知物體移動(dòng)的距離表為時(shí)間的函數(shù)的公式，求物體在任意時(shí)刻的速度和加速度；反過(guò)來(lái)，已知物體的加速度表為時(shí)間的函數(shù)的公式，求速度和距離。這類問(wèn)題是研究運(yùn)動(dòng)時(shí)直接出現(xiàn)的，困難在于，所研究的速度和加速度是每時(shí)每刻都在變化的。比如，計(jì)算物體在某時(shí)刻的瞬時(shí)速度，就不能象計(jì)算平均速度那樣，用運(yùn)動(dòng)的時(shí)間去除移動(dòng)的距離，因?yàn)樵诮o定的瞬間，物體移動(dòng)的距離和所用的時(shí)間是，而是無(wú)意義的。但是，根據(jù)物理，每個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體在它運(yùn)動(dòng)的每一時(shí)刻必有速度，這也是無(wú)疑的。已知速度公式求移動(dòng)距離的問(wèn)題，也遇到同樣的困難。因?yàn)樗俣让繒r(shí)每刻都在變化，所以不能用運(yùn)動(dòng)的時(shí)間乘任意時(shí)刻的速度，來(lái)得到物體移動(dòng)的距離。

（2）求曲線的切線問(wèn)題

這個(gè)問(wèn)題本身是純幾何的，而且對(duì)于科學(xué)應(yīng)用有巨大的重要性。由于研究天文的需要，光學(xué)是十七世紀(jì)的一門(mén)較重要的科學(xué)研究，透鏡的設(shè)計(jì)者要研究光線通過(guò)透鏡的通道，必須知道光線入射透鏡的角度以便應(yīng)用反射定律，這里重要的是光線與曲線的法線間的夾角，而法線是垂直于切線的，所以總是就在于求出法線或切線；另一個(gè)涉及到曲線的切線的科學(xué)問(wèn)題出現(xiàn)于運(yùn)動(dòng)的研究中，求運(yùn)動(dòng)物體在它的軌跡上任一點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)方向，即軌跡的切線方向。

（3）求長(zhǎng)度、面積、體積、與重心問(wèn)題等

這些問(wèn)題包括，求曲線的長(zhǎng)度（如行星在已知時(shí)期移動(dòng)的距離），曲線圍成的面積，曲面圍成的體積，物體的重心，一個(gè)相當(dāng)大的物體（如行星）作用于另一物體上的引力。實(shí)際上，關(guān)于計(jì)算橢圓的長(zhǎng)度的問(wèn)題，就難住數(shù)學(xué)家們，以致有一段時(shí)期數(shù)學(xué)家們對(duì)這個(gè)問(wèn)題的進(jìn)一步工作失敗了，直到下一世紀(jì)才得到新的結(jié)果。又如求面積問(wèn)題，早在古希臘時(shí)期人們就用窮竭法求出了一些面積和體積，如求拋物線在區(qū)間上與軸和直線所圍成的面積，他們就采用了窮竭法。當(dāng)越來(lái)越小時(shí)，右端的結(jié)果就越來(lái)越接近所求的面積的精確值。但是，應(yīng)用窮竭法，必須添上許多技藝，并且缺乏一般性，常常得不到數(shù)字解。當(dāng)阿基米德的工作在歐洲聞名時(shí)，求長(zhǎng)度、面積、體積和重心的興趣復(fù)活了。窮竭法先是逐漸地被修改，后來(lái)由于微積分的創(chuàng)立而根本地修改了。

（4）求最大值和最小值問(wèn)題

炮彈在炮筒里射出，它運(yùn)行的水平距離，即射程，依賴于炮筒對(duì)地面的傾斜角，即發(fā)射角。一個(gè)“實(shí)際”的問(wèn)題是求能獲得最大射程的發(fā)射角。十七世紀(jì)初期，Galileo斷定（在真空中）最大射程在發(fā)射角是時(shí)達(dá)到；他還得出炮彈從各個(gè)不同角度發(fā)射后所達(dá)到的不同的最大高度。研究行星的運(yùn)動(dòng)也涉及到最大值和最小值的問(wèn)題，如求行星離開(kāi)太陽(yáng)的距離。

創(chuàng)立過(guò)程

早期思想

早在公元前7世紀(jì)，古希臘科學(xué)家、哲學(xué)家泰勒斯就對(duì)球的面積、體積、與長(zhǎng)度等問(wèn)題的研究就含有微積分思想。古希臘數(shù)學(xué)家、力學(xué)家阿基米德（公元前287~前212）的著作《圓的測(cè)量》和《論球與圓柱》中就已含有積分學(xué)的萌芽，他在研究解決拋物線下的弓形面積、球和球冠面積、螺線下的面積和旋轉(zhuǎn)雙曲線所得的體積的問(wèn)題中就隱含著近代積分的思想。中國(guó)古代數(shù)學(xué)家也產(chǎn)生過(guò)積分學(xué)的萌芽思想，例如三國(guó)時(shí)期的劉徽，他對(duì)積分學(xué)的思想主要有兩點(diǎn)：割圓術(shù)及求體積問(wèn)題的設(shè)想。

在3世紀(jì)，中國(guó)數(shù)學(xué)家劉徽創(chuàng)立的割圓術(shù)用圓內(nèi)接正九十六邊形的面積近似代替圓面積，求出圓周率的近似值，并指出：“割之彌細(xì)，所失彌少，割之又割，以至不可割，則與圓合體而無(wú)所失矣”。劉徽對(duì)面積的深刻認(rèn)識(shí)和他的割圓術(shù)方法，正是極限思想的具體體現(xiàn)。數(shù)列極限是函數(shù)極限的基礎(chǔ)，一個(gè)數(shù)列如果當(dāng)無(wú)限增大時(shí)，與某一實(shí)數(shù)無(wú)限接近，就稱之為收斂數(shù)列，為數(shù)列的極限。

客觀價(jià)值

客觀世界的一切事物，小至粒子，大至宇宙，始終都在運(yùn)動(dòng)和變化著。因此在數(shù)學(xué)中引入了變量的概念后，就有可能把運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象用數(shù)學(xué)來(lái)加以描述了。

由于函數(shù)概念的產(chǎn)生和運(yùn)用的加深，也由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，一門(mén)新的數(shù)學(xué)分支就繼解析幾何之后產(chǎn)生了，這就是微積分學(xué)。微積分學(xué)這門(mén)學(xué)科在數(shù)學(xué)發(fā)展中的地位是十分重要的，可以說(shuō)它是繼歐氏幾何后，全部數(shù)學(xué)中的最大的一個(gè)創(chuàng)造。

歷史

微積分的產(chǎn)生一般分為三個(gè)階段：極限概念；求積的無(wú)限小方法；積分與微分的互逆關(guān)系。最后一步是由牛頓、萊布尼茲完成的。前兩階段的工作，歐洲的大批數(shù)學(xué)家一直追溯到古希臘的阿基米德都作出了各自的貢獻(xiàn)。對(duì)于這方面的工作，古代中國(guó)毫不遜色于西方，微積分思想在古代中國(guó)也有萌芽，甚至不次于古希臘。

微分早期

早在公元前7世紀(jì)，古希臘科學(xué)家、哲學(xué)家泰勒斯就對(duì)球的面積、體積、與長(zhǎng)度等問(wèn)題的研究就含有微積分思想。古希臘數(shù)學(xué)家、力學(xué)家阿基米德（公元前287~前212）的著作《圓的測(cè)量》和《論球與圓柱》中就已含有積分學(xué)的萌芽，他在研究解決拋物線下的弓形面積、球和球冠面積、螺線下的面積和旋轉(zhuǎn)雙曲線所得的體積的問(wèn)題中就隱含著近代積分的思想。

極限思想

早在公元前7世紀(jì)，古希臘科學(xué)家、哲學(xué)家泰勒斯就對(duì)球的面積、體積、與長(zhǎng)度等問(wèn)題的研究就含有微積分思想。公元前4世紀(jì)《墨經(jīng)》中有了有窮、無(wú)窮、無(wú)限?。ㄗ钚o(wú)內(nèi)）、無(wú)窮大（最大無(wú)外）的定義和極限、瞬時(shí)等概念。劉徽公元263年首創(chuàng)的割圓術(shù)求圓面積和方錐體積，求得圓周率約等于3.1416，他的極限思想和無(wú)窮小方法，是世界古代極限思想的深刻體現(xiàn)。

公元前三世紀(jì)，古希臘的阿基米德在研究解決拋物弓形的面積、球和球冠面積、螺線下面積和旋轉(zhuǎn)雙曲體的體積的問(wèn)題中，就隱含著近代積分學(xué)的思想。作為微分學(xué)基礎(chǔ)的極限理論來(lái)說(shuō)，在古代以有比較清楚的論述。比如我國(guó)的莊周所著的《莊子》一書(shū)的“天下篇”中，記有“一尺之棰，日取其半，萬(wàn)世不竭”。三國(guó)時(shí)期的劉徽在他的割圓術(shù)中提到“割之彌細(xì)，所失彌小，割之又割，以至于不可割，則與圓周和體而無(wú)所失矣。”這些都是樸素的、也是很典型的極限概念。

微積分思想

微積分思想雖然可追溯到古希臘，但它的概念和法則卻是16世紀(jì)下半葉，開(kāi)普勒、卡瓦列利等求積的不可分量思想和方法基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。而這些思想和方法從劉徽對(duì)圓錐、圓臺(tái)、圓柱的體積公式的證明到公元5世紀(jì)祖恒求球體積的方法中都可找到。北宋大科學(xué)家沈括的《夢(mèng)溪筆談》獨(dú)創(chuàng)了“隙積術(shù)”、“會(huì)圓術(shù)”和“棋局都數(shù)術(shù)”開(kāi)創(chuàng)了對(duì)高階等差級(jí)數(shù)求和的研究。

特別是13世紀(jì)40年代到14世紀(jì)初，在主要領(lǐng)域都達(dá)到了中國(guó)古代數(shù)學(xué)的高峰，出現(xiàn)了現(xiàn)通稱賈憲三角形的“開(kāi)方作法本源圖”和增乘開(kāi)方法、“正負(fù)開(kāi)方術(shù)”、“大衍求一術(shù)”、“大衍總數(shù)術(shù)”（一次同余式組解法）、“垛積術(shù)”（高階等差級(jí)數(shù)求和）、“招差術(shù)”（高次差內(nèi)差法）、“天元術(shù)”（數(shù)字高次方程一般解法）、“四元術(shù)”（四元高次方程組解法）、勾股數(shù)學(xué)、弧矢割圓術(shù)、組合數(shù)學(xué)、計(jì)算技術(shù)改革和珠算等都是在世界數(shù)學(xué)史上有重要地位的杰出成果，中國(guó)古代數(shù)學(xué)有了微積分前兩階段的出色工作，其中許多都是微積分得以創(chuàng)立的關(guān)鍵。中國(guó)已具備了17世紀(jì)發(fā)明微積分前夕的全部?jī)?nèi)在條件，已經(jīng)接近了微積分的大門(mén)?？上е袊?guó)元朝以后，八股取士制造成了學(xué)術(shù)上的大倒退，封建統(tǒng)治的文化專制和盲目排外致使包括數(shù)學(xué)在內(nèi)的科學(xué)日漸衰落，在微積分創(chuàng)立的最關(guān)鍵一步落伍了。

十七世紀(jì)

到了十七世紀(jì)，有許多科學(xué)問(wèn)題需要解決，這些問(wèn)題也就成了促使微積分產(chǎn)生的因素。歸結(jié)起來(lái)，大約有四種主要類型的問(wèn)題：第一類是研究運(yùn)動(dòng)的時(shí)候直接出現(xiàn)的，也就是求即時(shí)速度的問(wèn)題。第二類問(wèn)題是求曲線的切線的問(wèn)題。第三類問(wèn)題是求函數(shù)的最大值和最小值問(wèn)題。第四類問(wèn)題是求曲線長(zhǎng)、曲線圍成的面積、曲面圍成的體積、物體的重心、一個(gè)體積相當(dāng)大的物體作用于另一物體上的引力。

數(shù)學(xué)首先從對(duì)運(yùn)動(dòng)（如天文、航海問(wèn)題等）的研究中引出了一個(gè)基本概念，在那以后的二百年里，這個(gè)概念在幾乎所有的工作中占中心位置，這就是函數(shù)——或變量間關(guān)系——的概念。緊接著函數(shù)概念的采用，產(chǎn)生了微積分，它是繼Euclid幾何之后，全部數(shù)學(xué)中的一個(gè)最大的創(chuàng)造。圍繞著解決上述四個(gè)核心的科學(xué)問(wèn)題，微積分問(wèn)題至少被十七世紀(jì)十幾個(gè)最大的數(shù)學(xué)家和幾十個(gè)小一些的數(shù)學(xué)家探索過(guò)。位于他們?nèi)控暙I(xiàn)頂峰的是牛頓和萊布尼茨的成就。在此，我們主要來(lái)介紹這兩位大師的工作。

實(shí)際上，在牛頓和萊布尼茨作出他們的沖刺之前，微積分的大量知識(shí)已經(jīng)積累起來(lái)了。十七世紀(jì)的許多著名的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、物理學(xué)家都為解決上述幾類問(wèn)題作了大量的研究工作，如法國(guó)的費(fèi)馬、笛卡爾、羅伯瓦、笛沙格；英國(guó)的巴羅、沃利斯；德國(guó)的開(kāi)普勒；意大利的卡瓦列里等人都提出許多很有建樹(shù)的理論。為微積分的創(chuàng)立做出了貢獻(xiàn)。

例如費(fèi)馬、巴羅、笛卡爾都對(duì)求曲線的切線以及曲線圍成的面積問(wèn)題有過(guò)深入的研究，并且得到了一些結(jié)果，但是他們都沒(méi)有意識(shí)到它的重要性。在十七世紀(jì)的前三分之二，微積分的工作沉沒(méi)在細(xì)節(jié)里，作用不大的細(xì)微末節(jié)的推理使他們筋疲力盡了。只有少數(shù)幾個(gè)大學(xué)家意識(shí)到了這個(gè)問(wèn)題，如James Gregory說(shuō)過(guò)：“數(shù)學(xué)的真正劃分不是分成幾何和算術(shù)，而是分成普遍的和特殊的”。而這普遍的東西是由兩個(gè)包羅萬(wàn)象的思想家牛頓和萊布尼茨提供的。

十七世紀(jì)下半葉，在前人工作的基礎(chǔ)上，英國(guó)大科學(xué)家牛頓和德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨分別在自己的國(guó)度里獨(dú)自研究和完成了微積分的創(chuàng)立工作，雖然這只是十分初步的工作。他們的最大功績(jī)是把兩個(gè)貌似毫不相關(guān)的問(wèn)題聯(lián)系在一起，一個(gè)是切線問(wèn)題（微分學(xué)的中心問(wèn)題），一個(gè)是求積問(wèn)題（積分學(xué)的中心問(wèn)題）。

牛頓和萊布尼茨建立微積分的出發(fā)點(diǎn)是直觀的無(wú)窮小量，因此這門(mén)學(xué)科早期也稱為無(wú)窮小分析，這正是數(shù)學(xué)中分析學(xué)這一大分支名稱的來(lái)源。牛頓研究微積分著重于從運(yùn)動(dòng)學(xué)來(lái)考慮，萊布尼茨卻是側(cè)重于幾何學(xué)來(lái)考慮的。

牛頓

牛頓在1671年寫(xiě)了《流數(shù)法和無(wú)窮級(jí)數(shù)》，這本書(shū)直到1736年才出版，它在這本書(shū)里指出，變量是由點(diǎn)、線、面的連續(xù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，否定了以前自己認(rèn)為的變量是無(wú)窮小元素的靜止集合。他把連續(xù)變量叫做流動(dòng)量，把這些流動(dòng)量的導(dǎo)數(shù)叫做流數(shù)。牛頓在流數(shù)術(shù)中所提出的中心問(wèn)題是：已知連續(xù)運(yùn)動(dòng)的路徑，求給定時(shí)刻的速度（微分法）；已知運(yùn)動(dòng)的速度求給定時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程(積分法)。

萊布尼茨

德國(guó)的萊布尼茨是一個(gè)博才多學(xué)的學(xué)者，1684年，他發(fā)表了現(xiàn)在世界上認(rèn)為是最早的微積分文獻(xiàn)，這篇文章有一個(gè)很長(zhǎng)而且很古怪的名字《一種求極大極小和切線的新方法，它也適用于分式和無(wú)理量，以及這種新方法的奇妙類型的計(jì)算》。就是這樣一片說(shuō)理也頗含糊的文章，卻有劃時(shí)代的意義。他以含有現(xiàn)代的微分符號(hào)和基本微分法則。1686年，萊布尼茨發(fā)表了第一篇積分學(xué)的文獻(xiàn)。他是歷史上最偉大的符號(hào)學(xué)者之一，他所創(chuàng)設(shè)的微積分符號(hào)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于牛頓的符號(hào)，這對(duì)微積分的發(fā)展有極大的影響。我們使用的微積分通用符號(hào)就是當(dāng)時(shí)萊布尼茨精心選用的。

從幼年時(shí)代起，萊布尼茨就明顯展露出一顆燦爛的思想明星的跡象。他13歲時(shí)就像其他孩子讀小說(shuō)一樣輕松地閱讀經(jīng)院學(xué)者的艱深的論文了。他提出無(wú)窮小的微積分算法，并且他發(fā)表自己的成果比艾薩克·牛頓爵士將它的手稿付梓早三年，而后者宣稱自己第一個(gè)做出了這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)。

萊布尼茨是一個(gè)世故的人，取悅于宮廷并得到知名人士的庇護(hù)。他與斯賓諾莎有私交，后者的哲學(xué)給他以深刻的印象，雖然他斷然與斯賓諾莎的觀念分道揚(yáng)鑣了。

萊布尼茨與哲學(xué)家、神學(xué)家和文人們進(jìn)行著廣泛的通信交往。在他的宏大計(jì)劃中曾嘗試達(dá)成新教和天主教之間的一個(gè)和解以及基督教國(guó)家之間的聯(lián)合，這種聯(lián)合在他那個(gè)時(shí)代意味著歐洲聯(lián)盟。他還做過(guò)后來(lái)成為普魯士科學(xué)院的柏林科學(xué)協(xié)會(huì)的第一會(huì)長(zhǎng)。

他曾服務(wù)于漢諾威宮廷，但當(dāng)喬治一世成為英格蘭國(guó)王時(shí)，萊布尼茨沒(méi)有被邀請(qǐng)同去，也許是由于他與牛頓的爭(zhēng)端。他的公眾影響力下降了，而在1716年，他再無(wú)人注意，甚至被他所創(chuàng)立的學(xué)會(huì)忽視的情況下去世，終年70歲。

創(chuàng)立期爭(zhēng)議

微積分學(xué)的創(chuàng)立，極大地推動(dòng)了數(shù)學(xué)的發(fā)展，過(guò)去很多初等數(shù)學(xué)束手無(wú)策的問(wèn)題，運(yùn)用微積分，往往迎刃而解，顯示出微積分學(xué)的非凡威力。

前面已經(jīng)提到，一門(mén)科學(xué)的創(chuàng)立決不是某一個(gè)人的業(yè)績(jī)，他必定是經(jīng)過(guò)多少人的努力后，在積累了大量成果的基礎(chǔ)上，最后由某個(gè)人或幾個(gè)人總結(jié)完成的。微積分也是這樣。

不幸的是，由于人們?cè)谛蕾p微積分的宏偉功效之余，在提出誰(shuí)是這門(mén)學(xué)科的創(chuàng)立者的時(shí)候，竟然引起了一場(chǎng)悍然大波，造成了歐洲大陸的數(shù)學(xué)家和英國(guó)數(shù)學(xué)家的長(zhǎng)期對(duì)立。英國(guó)數(shù)學(xué)在一個(gè)時(shí)期里閉關(guān)鎖國(guó)，囿于民族偏見(jiàn)，過(guò)于拘泥在牛頓的“流數(shù)術(shù)”中停步不前，因而數(shù)學(xué)發(fā)展整整落后了一百年。

其實(shí)，牛頓和萊布尼茨分別是自己獨(dú)立研究，在大體上相近的時(shí)間里先后完成的。比較特殊的是牛頓創(chuàng)立微積分要比萊布尼茨早10年左右，但是正式公開(kāi)發(fā)表微積分這一理論，萊布尼茨卻要比牛頓發(fā)表早三年。他們的研究各有長(zhǎng)處，也都各有短處。那時(shí)候，由于民族偏見(jiàn)，關(guān)于發(fā)明優(yōu)先權(quán)的爭(zhēng)論竟從1699年始延續(xù)了一百多年。

應(yīng)該指出，這是和歷史上任何一項(xiàng)重大理論的完成都要經(jīng)歷一段時(shí)間一樣，牛頓和萊布尼茨的工作也都是很不完善的。他們?cè)跓o(wú)窮和無(wú)窮小量這個(gè)問(wèn)題上，其說(shuō)不一，十分含糊。牛頓的無(wú)窮小量，有時(shí)候是零，有時(shí)候不是零而是有限的小量；萊布尼茨的也不能自圓其說(shuō)。這些基礎(chǔ)方面的缺陷，最終導(dǎo)致了第二次數(shù)學(xué)危機(jī)的產(chǎn)生。

完善邏輯基礎(chǔ)

直到19世紀(jì)初，法國(guó)科學(xué)學(xué)院的科學(xué)家以柯西為首，對(duì)微積分的理論進(jìn)行了認(rèn)真研究，建立了極限理論，後來(lái)又經(jīng)過(guò)德國(guó)數(shù)學(xué)家維爾斯特拉斯進(jìn)一步的嚴(yán)格化，使極限理論成為了微積分的堅(jiān)定基礎(chǔ)。才使微積分進(jìn)一步的發(fā)展開(kāi)來(lái)。任何新興的、具有無(wú)量前途的科學(xué)成就都吸引著廣大的科學(xué)工作者。在微積分的歷史上也閃爍著這樣的一些明星：瑞士的雅科布·貝努利和他的兄弟約翰·貝努利、歐拉、法國(guó)的拉格朗日、柯西……

歐氏幾何也好，上古和中世紀(jì)的代數(shù)學(xué)也好，都是一種常量數(shù)學(xué)，微積分才是真正的變量數(shù)學(xué)，是數(shù)學(xué)中的大革命。微積分是高等數(shù)學(xué)的主要分支，不只是局限在解決力學(xué)中的變速問(wèn)題，它馳騁在近代和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)園地里，建立了數(shù)不清的豐功偉績(jī)。

微積分介紹

微積分（Calculus）是高等數(shù)學(xué)中研究函數(shù)的微分（Differentiation）、積分(Integration)以及有關(guān)概念和應(yīng)用的數(shù)學(xué)分支。它是數(shù)學(xué)的一個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科。內(nèi)容主要包括極限、微分學(xué)、積分學(xué)及其應(yīng)用。微分學(xué)包括求導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算，是一套關(guān)于變化率的理論。它使得函數(shù)、速度、加速度和曲線的斜率等均可用一套通用的符號(hào)進(jìn)行討論。積分學(xué)，包括求積分的運(yùn)算，為定義和計(jì)算面積、體積等提供一套通用的方法。

微積分是與應(yīng)用聯(lián)系著發(fā)展起來(lái)的，最初牛頓應(yīng)用微積分學(xué)及微分方程為了從萬(wàn)有引力定律導(dǎo)出了開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律。此后，微積分學(xué)極大的推動(dòng)了數(shù)學(xué)的發(fā)展，同時(shí)也極大的推動(dòng)了天文學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、工程學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)及應(yīng)用科學(xué)各個(gè)分支中的發(fā)展。并在這些學(xué)科中有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，特別是計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)更有助于這些應(yīng)用的不斷發(fā)展。微積分作為一門(mén)交叉性很強(qiáng)的科目，除了在物理等自然科學(xué)上有強(qiáng)實(shí)用性外，在經(jīng)濟(jì)學(xué)上也有很強(qiáng)的推動(dòng)作用。

微積分學(xué)應(yīng)用

微積分學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用幾乎影響了現(xiàn)代生活的所有領(lǐng)域。它與大部分科學(xué)分支關(guān)系密切，包括醫(yī)藥、護(hù)理、工業(yè)工程、商業(yè)管理、精算、計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)、人口統(tǒng)計(jì)，特別是物理學(xué)；經(jīng)濟(jì)學(xué)亦經(jīng)常會(huì)用到微積分學(xué)。幾乎所有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，如：機(jī)械、土木、建筑、航空及航海等工業(yè)工程都以微積分學(xué)作為基本數(shù)學(xué)工具。微積分使得數(shù)學(xué)可以在變量和常量之間互相轉(zhuǎn)化，讓我們可以已知一種方式時(shí)推導(dǎo)出來(lái)另一種方式。

物理學(xué)大量應(yīng)用微積分；經(jīng)典力學(xué)、熱傳和電磁學(xué)都與微積分有密切聯(lián)系。已知密度的物體質(zhì)量，動(dòng)摩擦力，保守力場(chǎng)的總能量都可用微積分來(lái)計(jì)算。例如：將微積分應(yīng)用到牛頓第二定律中，史料一般將導(dǎo)數(shù)稱為“變化率”。物體動(dòng)量的變化率等于向物體以同一方向所施的力。今 天常用的表達(dá)方式是 extbf{emph{F}}=m extbf{emph{a}}，它包括了微分，因?yàn)榧铀俣仁撬俣鹊膶?dǎo)數(shù)，或是位置矢量的二階導(dǎo)數(shù)。已知物體的加速度，我們就可以得出它的路徑。

生物學(xué)用微積分來(lái)計(jì)算種群動(dòng)態(tài)，輸入繁殖和死亡率來(lái)模擬種群改變。

化學(xué)使用微積分來(lái)計(jì)算反應(yīng)速率，放射性衰退。

麥克斯韋爾的電磁學(xué)和愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論都應(yīng)用了微分。

微積分可以與其他數(shù)學(xué)分支交叉混合。例如，混合線性代數(shù)來(lái)求得值域中一組數(shù)列的“最佳”線性近似。它也可以用在概率論中來(lái)確定由假設(shè)密度方程產(chǎn)生的連續(xù)隨機(jī)變量的概率。在解析幾何對(duì)方程圖像的研究中，微積分可以求得最大值、最小值、斜率、凹度、拐點(diǎn)等。

格林公式連接了一個(gè)封閉曲線上的線積分與一個(gè)邊界為C且平面區(qū)域?yàn)镈的雙重積分。它被設(shè)計(jì)為求積儀工具，用以量度不規(guī)則的平面面積。例如：它可以在設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算不規(guī)則的花瓣床、游泳池的面積。

在醫(yī)療領(lǐng)域，微積分可以計(jì)算血管最優(yōu)支角，將血流最大化。通過(guò)藥物在體內(nèi)的衰退數(shù)據(jù)，微積分可以推導(dǎo)出服用量。在核醫(yī)學(xué)中，它可以為治療腫瘤建立放射輸送模型。

在經(jīng)濟(jì)學(xué)中，微積分可以通過(guò)計(jì)算邊際成本和邊際利潤(rùn)來(lái)確定最大收益。

微積分也被用于尋找方程的近似值；實(shí)踐中，它用于解微分方程，計(jì)算相關(guān)的應(yīng)用題，如：牛頓法、定點(diǎn)循環(huán)、線性近似等。比如：宇宙飛船利用歐拉方法來(lái)求得零重力環(huán)境下的近似曲線。

微積分學(xué)課程

在大學(xué)的數(shù)理、工程、商管教學(xué)中，微積分是“高等數(shù)學(xué)”的主要內(nèi)容之一。其教學(xué)法由學(xué)科創(chuàng)立一開(kāi)始就受到人們重視。在美國(guó)大學(xué)先修課程中，AP微積分AB、BC分別為對(duì)應(yīng)大學(xué)一元微積分半年、全年課程。

在香港，微積分是新高中課程數(shù)學(xué)（延展部分）的一部分，這部分是選修的。