微积分的方法早已被证明行之有效,但是微积分的原理却一直模煳不清。本文介绍了一种新的数量观念,以此来解释微分和积分的原理。
我们回归到正题上来,微积分的方法业已证明行之有效,其根本问题在于回答什么是微分,为什么存在“小到忽略不计”的量等。
反思现在我们头脑中数量的概念,每一个数都是一个确定的值,在具体上表达同一类事物的多寡,这首先需要规定单位1。比如3个人,指包含3个单位1(把每个人看作一个单位);再比如一层楼的高度是3米,表示它恰好包含3个单位长(把1米看作一个单位)。随着计量范围的扩大,从自然数到整数、有理数,再到无理数、实数。在通常的计算中,这些数已经足够。
数与量
但在微积分中,我们接触到了一个新的数——无限小,既是0又不是0的增量dt或ds,即微分。它产生于运动变化过程,与我们传统的数量观念不同,它不再是一个确定的值,而具有亦此亦彼的特点——既是0又不是0。其实,它恰恰是“同一类事物”中“类”的界线,是数量在微观上的单位1,好比一粒种子,不是植株,却能成长为植株。所有的运动变化都是从内蕴的种子开始,逐渐成长壮大成为宏观的运动变化现象。微分正是描述了运动变化的微观过程,它是运动变化的种子;与之相对应的是无穷大的概念,是量变引起的质变,它也不再是无始无终的过程,而表征的是量的积累界线,是质变的临界点。
临界现象
最后,我们来演示微积分方法为什么有效。
例5:微分与导数。
微分与导数
例6:积分与面积。
同样的,设函数为v=v(t),求其与坐标轴所围面积。
积分与面积
微积分的方法对于自然科学乃至社会科学的发展至关重要,正确揭示其原理,既是微积分内在的需要,也是人类认识上的重大进步。(完)
微积分的意义
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