什么是初等数学? 微积分是什么

从小学到高中,我们学过12年的数学,叫做初等数学;大学后的微积分,叫做高级数学 。到底什么是初等数学和高级数学呢?它们之间有什么接洽?面对数学难题,有什么思路可以让我们“一步到位”?中国科学院林群院士、张景中院士为你揭开数学的奥秘!
从小学到高中,我们学过12年的数学,叫做初等数学;大学后的微积分,叫做高级数学 。
初等数学大致是什么内容呢?有名数学家华罗庚在1979年留下一个视频,他对此做过解答 。
他说,数学就是数和形 。最先涌现的是数字,就是12345;后来有了减法,就涌现了负数;再后来有了除法,就涌现了分数 。这许多“数”,有一个总名字:有理数 。
有理数有一个特别性质:有理数加有理数还是有理数,有理数减有理数还是有理数,有理数乘有理数还是有理数 。也就是说,有理数遇到另一个有理数,不论加减乘,成果都是有理数 。那么有理数除有理数呢?只有一种成果不是有理数,那就是除以0 。总之,有理数本身,对加减乘除是自封的 。
【什么是初等数学? 微积分是什么】仅有理数够不够呢?资源网不够!例如根号2就不可能是有理数,这解释有理数是不完全的 。所以全部“数”的体系,给它一个定义,叫实数体系 。实数体系也有这个性质,即对加减乘除自封 。
可是,实数体系就完全了吗资源网?还不完全 。例如在求解方程的进程中,可能没有实根,但是有虚根,所以实根之外又涌现一种数,叫做复数 。复数对加减乘除也是自封的 。
自此之后,凡是一批数或一批抽象的东西,如果里面可以定义加减乘除并且是自封的,高级数学就叫它域 。
最后讲面积,包含长方形、三角形、多角形、圆的面积 。
上述是华罗庚关于初等数学的总结 。华罗庚是我国最博学的数学家,他总观全局,把初等数学讲得这么少(精炼),使我们学习数学更有资源网信念 。
但是华罗庚没有具体讲高级数学(微积分) 。
微积分讲什么呢?是否还是应当讲面积?如果我们还是把一般图形(如曲边梯形)分成许多长方形,不仅盘算量大,而且分得再多也有疏漏,这是不得已的计划 。
“牛顿”们不是这么做的 。他们开端不是求面积,他们求瞬时速度,只看一个时刻 。但在某一时刻,时光与路程都等于0:
什么是初等数学? 微积分是什么

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怎么算?我们给出一个算法:
什么是初等数学? 微积分是什么

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公式1
即平均速度与瞬时速度之差与时光成正比地减少 。于是,在短时光内,速度就变更不大,平均速度就取代了瞬时速度 。
尤其是,当时光接近0,则平均速度接近瞬时速度,用看不用想 。
注意,我们关怀的正是时光接近0时涌现的极限,如今借助公式(1)求极限,避开了无限小!
于是,公式(1)可改写为
|路程-瞬时速度时光|≤(时光段)的一个倍数
其中,瞬时速度时光,可看作瞬时速度中的面积(相当于化曲为长方) 。那么,路程为面积的近似值(时光的平方),那么很容易证明两者雷同:路程=速度图的面积 。
微积分把它写成:
什么是初等数学? 微积分是什么

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二维面积变成了一维高,俗称:油饼面积变油条高 。
通俗地讲,就像盘算一块弯曲折曲的油饼面积,既无需将油饼切成“无限个”小油条,也无需将这“无限个”小油条的面积再相加,一下子就能得到油饼的面积等于另一根油条的高,简称为:油饼面积=油条高 。
本来,亿万次盘算也算不准,如今,一次盘算便精确达到 。


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