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流数法与无穷级数》(Methodus Fluxionum et Serierum Infinitarum)

2008-02-18 20:31阅读:
英国数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家牛顿著撰于1671。这是牛顿在数学方面的代表作,其中将166610的流数短论进行了扩充。其英译本1736年出版,但原拉丁文本直到1779年才出版。牛顿生前一直在利用这部著作,其手稿形式便由于一些数学家借阅而广为人知。
《流数法与无穷级数》对于牛顿的流数分析方法提供了比《运用无穷多项方程的分析学》更一般、更好的阐述。其前一部分包含了后一本书的扩充,并且包括用于求解代数方程和微分方程的无穷级数法(待定系数法)的详细讨论。接着,以20个正式叙述的问题为标题,相当广泛地收集了牛顿的级数法和流数法的应用实例。“流数法”反映了这一理论的力学背景,流数被定义为可借运动描述的连续量——流量的变化率。牛顿表述流数法的基本问题为:已知流量间的关系,求它们
流数的关系以及逆运算。在“问题3一一极大值和极小值的确定”中,牛顿给出了下述原理:当一个量取极大值或极小值时,它的流数既不增加也不减少……所以求出它的流数,并合迄今流数等于零。这里,牛顿的意思是,使f(x)0的点即是fx)的极值点。他列举了能用这种方法求解的9个几何问题,如问题4是作曲线的切线。在该书中,牛顿继续使用无穷小瞬作为流数计算的基础,他记时间的瞬为0,它所引起的流量的瞬为,…他在具体计算中指出那些含0的项可被看作零而略去。例如,已知方程

分别以代替 xy,得

展开左边各项并代人原方程,两边同除以0,然后略去含0的项,即得流数关系

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在问题8中,牛顿正式引入了他的代换积分法,给出了蔓叶线、摆线和阿基米德螺线的巧妙的求积方法,这些求积法利用了一种强有力的积分变换法,其中包括了分部积分法和代换积分法。问题12是关于曲线长度的确定,牛顿利用基本的流数法计算弧长,他由特征三角形导出了弧长的关系式。在例5中求出了蔓叶线
的长度。在最后一个求弧长的例题中,牛顿应用他的级数
燑/P> 求出割圆曲线
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在[0x]区间上弧长的天穷级数展开式为
《流数法与无穷级数》中还包括两个积分表。第一个表的标题是:“与直线图形有关的曲线一览表”,其中列出了相应的面积能够通过微分或反微分明确算出的一些曲线。第二个表是:“与圆锥曲线有关的曲线一览表”,其中列出了一些曲线,其相应的面积能够通过适当的圆锥曲线下的面积来表示。牛顿列举了一些面积的计算,以说明他的积分表的应用。
在该著作的一个附录(1969年才首次发表)中,牛顿发展了一种曲线的“最初与最终比”的几何理论,后来部分地纳入了1687年出版的《自然哲学的数学原理》第一编第一章及后来的《论曲线的求积》中。

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