常微分方程发展简史,常微分方程知识框架

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-04-03 00:12:31


莱布尼茨(1646-1716)出生于德国莱比锡,他的研究领域遍及数学、物理、哲学、历史、生物学、机械、神学等,是人类历史上罕见的天才和全才。同时,莱布尼茨也是中国文化的狂热信徒。在莱布尼茨的时代,德国相对于英国,无论是科学教育还是科学发展水平,都很落后。

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1672年,莱布尼茨来到了巴黎,在惠更斯的鼓励下开始研究起了数学。一年之后,莱布尼茨访问了伦敦,得到了一本巴罗的《几何讲义》,并从一些数学家那里听闻了牛顿的一些工作。回到巴黎之后,若有所思的莱布尼茨大量研究了帕斯卡、笛卡尔、卡瓦列里等人的著作。早于牛顿三年,他公开发表了历史上第一篇微积分论文,仿佛为了印证论文的划时代意义,莱布尼茨取了一个非常长的名字:《一种求极大极小和切线的新方法,它也适用于分式和无理量,以及这种新方法的奇妙类型的计算》。在这篇论文中,莱布尼茨给出了接近于现代的微分符号和法则。在1677年的一篇手稿中,莱布尼茨也粗略地给出了微积分基本定理的表述。9年之后,莱布尼茨又发表了《深奥的几何与不可分量及无限的分析》一文,再次论述了积分和微分的关系。

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同时,莱布尼茨非常热衷于寻求简单的记号符号以便于简化计算,如今的微积分符号大部分出自莱布尼茨之手。

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牛顿对微积分的研究更早,但莱布尼茨发表成果更早,但一场争论已经不可避免。孤悬海外的英国为此在相当长一段时间几乎断绝了和欧洲大陆的来往,造成了英国数学乃至科学落后的局面。

然而无论是牛顿还是莱布尼茨,对“无穷小”这一概念的描述和使用都是含糊不清的,时而看做不确定量,时而又当成定性的“0”,所以在很长的一段时间内,微积分理论都饱受批评和质疑。

分析的严格化

微积分的横空出世,迅速催生了一系列崭新的数学分支,如微分方程,微分几何,函数论,变分分析等。数学界属于分析的时代悄然来临,然而微积分理论的严格化仍是摆在无数数学家面前的一大难题。

第一个在这方面做出大胆尝试的数学家是波尔查诺(1781-1848),他给出了连续函数定义的现代表述,同时他也指出:dy/dx只是一个记号,并不应理解为比值。

而贡献最大的当属柯西(1789-1857)无疑。1821年,柯西连续出版了《分析教程》、《无穷小计算讲义》、《无穷小计算在几何中的应用》这三本重要著作,给出了微积分的一系列严格定义。首先,他把无穷小量看做极限为0的变量,从而一举解决了长期以来无穷小量“似0又非0”的模糊状况。在此基础上,他给出了连续、微分、积分、导数等一系列概念的严格定义。然而他对极限定义的描述仍使用大量文字性的东西,这是不符合数学家的追求的。

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