笛卡尔的解析几何把描述运动的函数关系和几何曲线相对应 。牛顿在老师巴罗的指导下,在钻研笛卡尔的解析几何的基础上 , 找到了新的出路 。可以把任意时刻的速度看是在微小的时间范围里的速度的平均值,这就是一个微小的路程和时间间隔的比值 , 当这个微小的时间间隔缩小到无穷小的时候,就是这一点的准确值 。这就是微分的概念 。
求微分相当于求时间和路程关系得在某点的切线斜率 。一个变速的运动物体在一定时间范围里走过的路程,可以看作是在微小时间间隔里所走路程的和,这就是积分的概念 。求积分相当于求时间和速度关系的曲线下面的面积 。牛顿从这些基本概念出发,建立了微积分 。
微积分的创立是牛顿最卓越的数学成就 。牛顿为解决运动问题,才创立这种和物理概念直接联系的数学理论的,牛顿称之为"流数术" 。它所处理的一些具体问题,如切线问题、求积问题、瞬时速度问题以及函数的极大和极小值问题等,在牛顿前已经得到人们的研究了 。但牛顿超越了前人 , 他站在了更高的角度,对以往分散的努力加以综合,将自古希腊以来求解无限小问题的各种技巧统一为两类普通的算法——微分和积分,并确立了这两类运算的互逆关系,从而完成了微积分发明中最关键的一步,为近代科学发展提供了最有效的工具,开辟了数学上的一个新纪元 。
牛顿没有及时发表微积分的研究成果,他研究微积分可能比莱布尼茨早一些,但是莱布尼茨所采取的表达形式更加合理,而且关于微积分的著作出版时间也比牛顿早 。
在牛顿和莱布尼茨之间 , 为争论谁是这门学科的创立者的时候 , 竟然引起了一场悍然大波,这种争吵在各自的学生、支持者和数学家中持续了相当长的一段时间,造成了欧洲大陆的数学家和英国数学家的长期对立 。英国数学在一个时期里闭关锁国 , 囿于民族偏见,过于拘泥在牛顿的“流数术”中停步不前,因而数学发展整整落后了一百年 。
应该说,一门科学的创立决不是某一个人的业绩,它必定是经过多少人的努力后 , 在积累了大量成果的基础上 , 最后由某个人或几个人总结完成的 。微积分也是这样,是牛顿和莱布尼茨在前人的基础上各自独立的建立起来的 。
1707年,牛顿的代数讲义经整理后出版 , 定名为《普遍算术》 。他主要讨论了代数基础及其(通过解方程)在解决各类问题中的应用 。书中陈述了代数基本概念与基本运算,用大量实例说明了如何将各类问题化为代数方程 , 同时对方程的根及其性质进行了深入探讨,引出了方程论方面的丰硕成果,如,他得出了方程的根与其判别式之间的关系 , 指出可以利用方程系数确定方程根之幂的和数,即“牛顿幂和公式” 。
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