微積分基本定理

Fundamental Theorem of Calculus

 

 

求面積與體積是一個長期刺激數學發展的古老問題。Eudoxus的窮盡法是求積問題最早的系統化想法,日後的動態窮盡法是更具彈性與威力的求積方法。但是任何窮盡法的缺點是它繁複的步驟、求級數和以及計算極限的困難,大大限制了它的應用範圍。

微積分基本定理可以敘述如下:

微積分基本定理

$F(x)=\int_a^x f(x)\;dx$F'(x)=f(x)

且若 G'(x)=f(x), 則 $\int_a^b f(x)\;dx =G(b)-G(a)$

微積分基本定理的發現,不但使看起來毫不相關的求積與求變化率的問題關連起來,而且從求積問題的歷史來看是一個真正的革命性突破。微積分基本定理的要義,是「求積是求變化率的反運算」;換句話說,經由微分學的系統化發展,許多求積問題經由求變化率的技術,變成遠較各式窮盡法簡單的一種方法,而且可應用的對象更為廣泛。

雖然牛頓的老師 Barrow,已經知道微分與積分間的互逆關係,但他不能體會其意義,仍然拘泥於傳統的幾何論證中。真正提出微積分基本定理,並將之發揚光大的,是牛頓與萊布尼茲;歷史上第一個嚴謹的證明, 則必須歸功於 Cauchy。

 
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(撰稿:翁秉仁/台大數學系)

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最後修改日期:8/30/2001