浅谈微积分与化学的关系
化学促进数学发展的例子

化学促进数学发展的例子化学作为一门自然科学,与数学有着密切的关系。
化学的发展不仅仅推动了数学的应用,而且在数学的发展中也起到了重要作用。
本文将列举十个以化学促进数学发展的例子。
1. 化学反应速率的研究推动了微积分的发展。
化学反应速率是指化学反应中物质浓度的变化率。
通过对不同反应物浓度随时间的变化进行观察和实验,可以得到反应速率的数学表达式。
这些表达式通常涉及到微积分中的导数和积分概念,因此推动了微积分的发展。
2. 化学平衡的研究促进了线性代数的发展。
化学平衡是指在化学反应中,反应物和生成物的浓度达到一个稳定的状态。
通过对化学平衡的研究,可以建立化学平衡方程,其中涉及到线性代数中的矩阵和向量的概念。
因此,化学平衡的研究促进了线性代数的发展。
3. 化学元素周期表的发现推动了组合数学的研究。
化学元素周期表是根据元素的原子序数和化学性质进行排列的一张表格。
通过对元素周期表的研究,可以发现其中的规律和周期性。
这些规律和周期性常常涉及到组合数学中的排列组合、置换和组合等概念。
4. 化学键的研究推动了图论的发展。
化学键是指原子之间通过共用或转移电子而形成的化学连接。
通过对化学键的研究,可以建立化学分子的结构模型。
这些结构模型常常可以用图论中的图来表示,其中原子和化学键可以用顶点和边来表示。
5. 化学浓度的研究促进了概率论的发展。
化学浓度是指单位体积或单位质量溶液中溶质的含量。
通过对化学浓度的研究,可以建立化学反应速率的数学模型。
这些模型通常涉及到概率论中的概率分布和期望值等概念。
6. 化学反应动力学的研究推动了偏微分方程的发展。
化学反应动力学是研究化学反应速率随时间的变化规律。
通过对化学反应动力学的研究,可以建立描述化学反应速率的偏微分方程。
这些偏微分方程通常涉及到偏导数和边界条件等概念。
7. 化学平衡常数的研究促进了数值分析的发展。
化学平衡常数是描述化学反应平衡状态的一个参数。
通过对化学平衡常数的研究,可以利用数值分析的方法来计算和预测化学反应的平衡状态。
微积分的8种应用场景专题讲解

微积分的8种应用场景专题讲解微积分是数学中一门重要的学科,它在各个领域有着广泛的应用。
下面将介绍微积分在8个不同的应用场景中的具体应用。
1. 物理学微积分在物理学中有着重要的应用,特别是对于运动学和力学的研究。
微积分可以描述物体的运动、速度、加速度和力的变化等重要物理量。
2. 经济学经济学中的边际分析和优化问题离不开微积分的运用。
微积分可以帮助经济学家分析市场供求关系、均衡价格和最优决策等经济问题。
3. 工程学在工程学中,微积分被广泛用于建模和优化。
例如,在结构力学中,微积分可以用于求解梁的弯曲和变形问题,以及通过最小化能量来设计最优结构。
4. 生物学微积分在生物学中的应用涉及到生物体的增长、代谢和动力学等方面。
通过微积分,生物学家可以研究生物体的变化和响应,进而理解生物系统的工作原理。
5. 计算机科学微积分在计算机科学中的应用主要体现在数据分析和算法设计方面。
微积分可以帮助研究人员分析和优化算法的效率,同时也为机器研究和人工智能提供了理论基础。
6. 统计学微积分在统计学中的应用主要体现在连续分布函数的推导和概率密度函数的计算中。
统计学家利用微积分方法可以对各种概率分布进行分析和推断。
7. 化学在化学中,微积分广泛应用于化学反应动力学、物质转化和反应速率等方面。
通过微积分,化学家可以了解和预测化学反应的速度和趋势。
8. 经营管理在经营管理领域,微积分可以帮助管理人员做出最优决策。
例如,在市场营销中,微积分可以用于分析需求曲线和边际收益,从而制定出最佳的定价和市场策略。
以上是微积分在8个应用场景中的简要介绍。
微积分的广泛应用证明了其在各个领域中的重要性和价值。
数学与化学的交融

数学与化学的交融数学和化学是两门独立的学科,各有其独特的理论和应用。
然而,在实际应用中,数学和化学常常互相交融,相辅相成。
本文将探讨数学与化学的交叉点,并分析交融的实际应用。
一、数学在化学中的应用1. 计算化学数学在计算化学中发挥着重要作用。
计算化学利用数学方法来研究化学反应、化学性质和分子结构。
其中,用到的数学工具包括线性代数、微积分、概率论等。
通过数学建模和计算模拟,可以预测物质的性质、反应速率等重要参数,对化学研究具有重要的指导作用。
2. 分析化学分析化学是研究物质组成和性质的一门学科,其中涉及到大量的数据分析和处理。
数学在分析化学中扮演着重要的角色,如通过统计学方法对实验数据进行处理,从而得到准确的结果。
此外,数学在质谱、红外光谱等仪器仪表的校准和信号处理中也起着重要作用。
3. 量子化学量子化学是研究分子和原子的量子力学行为的一门学科。
其中,数学是必不可少的工具。
量子力学方程的求解需要借助数学方法,如线性代数、微分方程等。
通过数学方法,可以揭示分子的能级结构、化学键的形成等重要信息,为化学反应的分析和预测提供理论基础。
二、化学在数学中的应用1. 线性代数线性代数是数学中的重要分支,也是化学中常用的工具。
在化学中,分子的结构和性质常常可以用矩阵和向量来表示和计算。
例如,通过求解线性方程组,可以得到化学反应的平衡方程和化学反应速率的表达式。
此外,矩阵运算在分子轨道理论、能量表面拟合等领域也得到了广泛应用。
2. 微积分微积分是数学中的重要分支,也在化学中发挥着重要作用。
在化学反应的研究中,通过微分方程的建立和求解,可以揭示反应动力学、速率常数等重要参数。
微积分还广泛用于化学平衡、溶液浓度计算等方面。
3. 统计学统计学在化学中的应用广泛,可以用于数据处理、数据分析和模型建立。
通过统计学方法,可以对实验数据进行处理,提取有用信息,检验实验结果的可靠性。
此外,统计学还可以用于确定反应机理、评估化学反应的变化规律等方面。
化学动力学的分数阶微积分学

化学动力学的分数阶微积分学化学动力学是研究化学反应速率与反应机理的学科。
分数阶微积分学是在传统微积分学的基础上,引入了分数阶概念,并将其应用到不同的学科领域中,包括化学动力学。
本文将探讨分数阶微积分学在化学动力学中的应用。
1. 分数阶微积分学的基本概念传统的微积分学是基于整数阶的概念,例如导数和积分。
分数阶微积分学则是引入了分数阶的概念,根据分数阶的不同,可以得到不同的导数和积分。
例如,分数阶求导可以用分数阶微分方程表示,而分数阶积分可以用分数阶积分方程表示。
分数阶微积分学的应用十分广泛,包括物理学、生物学、金融学、信号处理等领域。
在化学动力学中,分数阶微积分学的应用也得到了广泛关注。
2. 分数阶动力学方程化学反应的速率通常用速率常数表示,速率常数可以在实验中通过测量反应物消耗的速度来确定。
然而,有些反应速率并不是简单的一阶动力学反应,而是更复杂的分数阶动力学反应。
分数阶动力学反应通常由下列方程描述:$$\frac{d^{\alpha} [A]}{dt^{\alpha}} = k [A]^{\beta}$$其中,$[A]$为反应物的浓度,$k$为速率常数,$\alpha$和$\beta$为实验中测定的反应动力学指数。
当$\alpha=1$,$\beta=1$时,上述方程即为经典的一阶反应动力学方程。
然而,当$\alpha$和$\beta$分别等于$0.5$时,方程的积分形式为:$$[A](t) = A_0 \left(1 + k_1t^{0.5}\right)^{-2}$$其中,$A_0$为初始浓度,$k_1=\frac{k}{\sqrt{\pi}}\Gamma \left(\frac{3}{2}-\alpha\right)$为分数阶速率常数,$\Gamma$为伽玛函数。
3. 分数阶反应的动力学模型分数阶反应通常具有不同于一阶反应的反应动力学特征。
因此,为了更好地描述分数阶反应的动力学模型,需要引入新的数学工具。
浅谈化学与微积分的关系论文

浅谈化学与微积分的关系论文随着科学与技术的飞速发展,化学也从一门传统的古老科学发展成为一门极具活力、对人类社会的进一步发展局有决定性作用的现代科学。
化学与化工从相互分离到再次融合,并且化学与众多其他工业相互渗透,构成了目前新的化学蓝图。
且不说化学与化工自身对人类的重要性,单说他们对其他科学与技术的支撑就知起地位。
化学在许多方面得到了自我完善,为人类的进步发挥了巨大的作用。
在21世纪的今天,化学将更深入地影响人类社会的方方面面,在国民经济和现代化学建设中占有越来越重要的地位。
它将与信息、生命、新能源、新材料、空间、海洋、环境等学科紧密相连,特别是与物理与微积分,今天就来谈谈微积分对化学的影响。
薛定谔方程是由奥地利物理学家薛定谔在1926年提出的量子力学中的一个基本方程,也是量子力学的一个基本假定,其正确性只能靠实验来检验。
它揭示了微观物理世界物质运动的基本规律,就像牛顿定律在经典力学中所起的作用一样,它是原子物理学中处理一切非相对论问题的有力工具,在原子、分子、固体物理、核物理、化学等领域中被广泛应用。
力学量取值的概率分布如何,这个分布随时间如何变化,这些问题都可以通过求解波函数的薛定谔方程得到解答。
这个方程是奥地利物理学家薛定谔于1926年提出的,它是量子力学最基本的方程之一,在量子力学中的地位与牛顿方程在经典力学中的地位相当。
薛定谔方程是量子力学最基本的方程,亦是量子力学的一个基本假定。
量子力学中求解粒子问题常归结为解薛定谔方程或定态薛定谔方程。
薛定谔方程广泛地用于原子物理、核物理和固体物理,对于原子、分子、核、固体等一系列问题中求解的结果都与实际符合得很好。
薛定谔方程仅适用于速度不太大的非相对论粒子,其中也没有包含关于粒子自旋的描述。
当涉及相对论效应时,薛定谔方程由相对论量子力学方程所取代,其中自然包含了粒子的自旋。
.薛定谔提出的量子力学基本方程。
建立于1926年。
它是一个非相对论的波动方程。
数学学习中的数学与化学的联系

数学学习中的数学与化学的联系数学和化学是两门看似截然不同的学科,一个是关于数字和形式的科学,一个是研究物质和变化的科学。
然而,当我们深入研究这两门学科时,我们会发现它们之间存在着许多联系和相互依赖。
本文将探讨数学与化学之间的联系,从它们的共同点开始。
一、共同点:抽象概念的运用数学和化学都依赖于抽象概念的运用。
在数学中,我们经常使用符号和公式来表示问题和解决方法。
例如,代数中的代数式和方程式以及几何中的图形和形状都是抽象概念的体现。
同样地,在化学中,我们也使用符号来表示元素和化合物,例如化学方程式和分子式。
这种抽象化的思维方式使得我们能够更好地描述和理解复杂的现象。
二、应用:数学在化学中的应用数学在化学中发挥着重要的作用。
其中一个明显的应用是计算化学。
通过数学模型和计算方法,我们可以预测分子的结构、计算反应速率、推导物质性质等。
例如,量子力学和分子动力学模型使用数学算法来解决各种化学问题。
此外,统计学和微积分等数学方法也广泛应用于试验设计与数据分析中。
通过数学的应用,我们能够揭示化学领域的深层规律和机制。
三、相互推动:化学在数学中的应用化学也为数学提供了实际的应用场景。
其中一个例子是关于浓度和反应速率的数学建模。
在化学反应中,浓度对反应速率有重要影响。
可以利用实验数据建立浓度与反应速率的关系模型,从而通过数学方法预测未知条件下的反应速率。
此外,化学还涉及到浓度计算、溶液配制和稀释等实际操作,这些都离不开数学的运算和公式。
四、交叉领域:物理化学和数理化学物理化学和数理化学是数学与化学交叉的领域,它们更直接地结合了数学和化学的原理与方法。
物理化学研究化学现象的物理基础,例如能量转化、热力学和动力学等。
这个领域依赖于数学的方程和模型来描述和解决问题,例如方程组的求解和微分方程的建模。
数理化学则更专注于化学现象的数学分析和计算,采用数学方法探索分子的结构、反应的机理等。
这些交叉领域推动了数学和化学之间的相互发展。
偏微分方程在化学中的应用

偏微分方程在化学中的应用偏微分方程是数学中的一种重要工具,它能够描述自然界中的许多现象。
化学是一个非常广泛的领域,也是一个非常重要的领域。
化学中存在很多需要用到偏微分方程的问题,例如反应动力学、扩散过程等。
本文就来探讨一下偏微分方程在化学中的应用。
一、反应动力学反应动力学是研究化学反应速率的一门学科。
很多化学反应的速率可以用偏微分方程来描述。
例如,动力学模型中的“反应速率常数”k通常是一个和温度、浓度等参数有关的变量,可以用一个偏微分方程来描述。
这个方程通常是以过渡状态理论为基础的。
过渡态理论是研究化学反应速率的一种理论,它认为化学反应是由反应物转化为中间物,再转化为产物的过程。
这个过程中存在一个过渡态,反应物通过这个过渡态才能转化为中间物。
这个偏微分方程可以用来预测化学反应的速率和物质的浓度等。
二、扩散过程扩散过程是指物质在不同浓度区域之间的传递过程。
扩散一般受到浓度梯度、温度、压力等因素的影响。
扩散方程是描述扩散过程的偏微分方程之一。
偏微分方程可以用来计算和预测原子或分子在固体、液体或气体中的浓度分布、渗透系数等等。
例如,烟草中的尼古丁可以通过烟雾扩散到周围环境中。
研究烟雾扩散的过程就需要用到扩散方程。
此外,在纳米技术、化工工业中也经常需要使用扩散方程进行计算和研究。
三、流体力学流体力学是研究流体力学规律的一门学科。
流体可以是气体,也可以是液体。
化学工程中涉及到的大多数问题都是关于流体的,例如反应器的混合、固液分离等等。
偏微分方程在流体力学中有很多应用。
例如,流体的运动和物质传输就可以用偏微分方程来描述。
将化学反应和流体力学结合起来,可以研究浓度分布、反应物的输送、反应器的混合等方面的问题。
四、统计物理学统计物理学是研究物理系统的一门学科。
统计物理学与化学关联密切,因为许多化学反应需要用到统计物理学的方法进行研究。
例如,化学反应中的分子数通常是非常大的,我们无法对每一个分子的运动轨迹进行计算,因此需要用到概率统计的方法来描述整个系统的行为。
数学在化学中的应用

数学在化学中的应用在化学学科中,我们经常使用各种数学工具和技巧来描述和解决各种化学现象和问题。
尽管数学和化学是两个不同的学科,但它们之间存在着紧密的联系和相互依赖。
数学不仅为化学提供了理论基础,还赋予了化学实验和计算分析以强大的力量。
一、化学中的计算分析化学实验通常使用各种仪器设备来进行定量和定性的分析。
这些仪器设备会产生大量的数据,需要通过数学的方法进行处理和分析。
例如,我们常常使用统计学中的均值、标准差和相关系数等指标来描述和分析实验数据。
此外,还有各种图表和曲线图用于可视化数据的变化和趋势。
化学实验中还涉及到浓度、摩尔、百分比、摩尔比等概念,这些都是数学的概念。
例如,在溶液的配制和稀释过程中,我们需要计算出所需溶质的摩尔质量和摩尔比。
数学提供了计算浓度和摩尔质量的工具和方法,使实验过程更加准确和可靠。
二、化学反应的数学模型化学反应是化学中的核心概念之一。
数学对于理解和描述化学反应非常重要。
通过数学,我们可以建立化学反应的动力学模型,并计算出反应速率、平衡常数和反应热等相关参数。
这些模型可以用于预测反应的进程和结果,指导实验的设计和操作。
化学反应中的平衡常数是一个非常重要的概念。
它描述了反应物和生成物之间的平衡状态。
数学提供了解决平衡常数的方法,在反应的温度、压力和浓度等条件变化时,能够预测出平衡常数的变化。
这对于理解和控制化学反应的平衡性质非常有帮助。
三、化学领域中的微积分微积分是数学中的一个重要分支,也是化学中的一个重要工具。
在化学动力学、热力学和量子力学等领域,微积分的概念和方法被广泛应用。
在化学动力学中,微积分被用来描述反应速率的变化和趋势。
通过微积分的方法,我们可以计算出反应速率的变化率和反应物和生成物浓度的关系。
这有助于我们理解和预测反应速率的变化规律。
在热力学中,微积分被用来描述能量的变化和传递。
例如,在理想气体的状态方程中,微积分可以帮助我们计算出压力、体积和温度之间的关系。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
浅谈微积分与化学的关系
说到微积分与化学的关系,首先要从微积分的创造与发展说起。
微积分是微分和积分两门学问的统称,研究的范畴有三,包括微分、积分,以及微分和积分两者之间的关系。
微分主要讨论一个变量怎样随时间(或其他变量)改变,而积分则主要讨论计算面积的方法。
它们两者的关系由「微积分基本定理」(或称「牛顿-莱布尼茨公式」)给出:简单来说,这条定理说明,在适当的条件下,求积分是求微分之逆,求微分也是求积分之逆。
以下简称微积分的历史。
一微积分发展的蒙芽时期早在希腊时期,人类已经开始讨论「无穷」、「极限」以及「无穷分割」等概念。
这些都是微积分的中心思想;虽然这些讨论从现代的观点看有很多漏洞,有时现代人甚至觉得这些讨论的论証和结论都很荒谬,但无可否认,这些讨论是人类发展微积分的第一步。
例如公元前五世纪,希腊的德謨克利特(Democritus)提出原子论:他认為宇宙万物是由极细的原子构成。
在中国,《庄子.天下篇》中所言的「一尺之捶,日取其半,万世不竭」,亦指零是无穷小量。
这些都是人类对早期的极限以及无穷等概念的原始认识。
其他关於无穷、极限的论述,还包括芝诺(Zeno)几个著名的悖论1:其中一个悖论说一个人永远都追不上一隻乌龟2,因為当那人追到乌龟的出发点时,乌龟已经向前爬行了一小段路,当他再追完这一小段,乌龟又已经再向前爬行了一小段路。
芝诺说这样一追一赶的永远重覆
下去,任何人都总追不上一隻最慢的乌龟--当然,从现代的观点看,芝诺说的实在荒谬不过;他混淆了「无限」和「无限可分」的概念。
人追乌龟经过的那段路纵然无限可分,其长度却是有限的;所以人仍然可以以有限的时间,走完这一段路。
然而这些荒谬的论述,开啟了人类对无穷、极限等概念的探讨,对后世发展微积分有深远的歷史意味。
另外值得一提的是,希腊时代的阿基米德(Archimedes)已经懂得用无穷分割的方法正确地计算一些面积,这跟现代积分的观念已经很相似。
由此可见,在歷史上,积分观念的形成比微分还要早--这跟课程上往往先讨论微分再讨论积分刚刚相反。
二、十七世纪的大发展--牛顿和莱布尼茨的贡献
中世纪时期,欧洲科学发展停滞不前,人类对无穷、极限和积分等观念的想法都没有甚麼突破。
中世纪以后,欧洲数学和科学急速发展,微积分的观念也於此时趋於成熟。
在积分方面,一六一五年,开普勒(Kepler)把酒桶看作一个由无数圆薄片积累而成的物件,从而求出其体积。
而伽利略(Galileo)的学生卡瓦列里(Cavalieri)即认為一条线由无穷多个点构成;一个面由无穷多条线构成;一个立体由无穷多个面构成。
这些想法都是积分法的前驱。
在微分方面,十七世纪人类也有很大的突破。
费马(Fermat)在一封给罗贝瓦(Roberval)的信中,提及计算函数的极大值和极小值的步骤,而这实际上已相当於现代微分学中所用,设函数导数為零,然后求出函数极点的方法。
另外,巴罗(Barrow)亦已经懂得透过「微分三角形」(相当於以dx、dy、ds為边的三角形)求出切线的方程,这和现今微分学中用导数求切线的方法是一样的。
由此可见,人类在十七世纪已经掌握了微分的要领。
然而,直至十七世纪中叶,人类仍然认為微分和积分是两个独立的观念。
就在这个时候,牛顿和莱布尼茨将微分及积分两个貌似不相关的问题,透过「微积分基本定理」或「牛顿-莱布尼茨公式」连繫起来,说明求积分基本上是求微分之逆,求微分也是求积分之逆。
这是微积分理论中的基石,是微积分发展一个重要的里程碑。
微积分诞生以后,逐渐发挥出它非凡的威力,过去很多初等数学束手无策的问题,至此往往迎刃而解。
例如,雅各布.伯努利(JakobBernoulli)用微积分的技巧,发现对数螺线经过各种适当的变换之后,仍然是对数螺线3。
他的弟弟约翰.伯努利(JohnannBernoulli)在一六九六年提出一个「最速降线」问题︰「一质点受地心吸力的作用,自较高点下滑至较低点,不计摩擦,问沿著什麼曲线,时间最短?」这条问题后来促使了变分学诞生4。
欧拉(Euler)的《引论》、《微分学》、《积分学》亦总结了自十七世纪微积分的全部成果。
儘管如此,微积分的理论基础问题,仍然在当时的数学界引起很多争论5。
牛顿的「无穷小量」,有时是零,有时又不是零,他的极限理论也是十分模糊的。
莱布尼茨的微积分同样不能自圆其说。
这个问题要到十九世纪才得到完满的解答,所以微积分在当时,惹来不少反对的声音,当中包括数学家罗尔(Rolle)。
儘管如此,罗尔本身亦曾提出一条与微积分有关的定理︰他指出任意的多项式f(x)=a+bx+cx2+dx3+...的任何两个实根之间都存在至少一个b+2cx+3dx2+...的实根。
熟悉微积分的朋友会知道,b+2cx+3dx2+...其实是f(x)=a+bx+cx2+dx3+...的导数6。
后人将这条定理推广至可微函数,发现若函数f(x)可微,则在f(x)=0的任何两个实根之间,方程f'(x)=0至少有一个实根。
这条定理被冠為「罗尔定理」,是為微分学的基本定理之一。
由此可见,在挑战微积分的理论基础的同时,数学家已经就微积分的发展作出了很大的贡献。
三、十九世纪基础的奠定
微积分的发展迅速,使人来不及检查和巩固微积分的理论基础。
十九世纪,许多迫切问题基本上经已解决,数学家於是转向微积分理论的基础重建,人类亦终於首次给出极限、微分和积分等概念的严格定义。
一八一六年,波尔查诺(Bolzano)在人类歷史上首次给出连续函数的近代定义。
继而在一八二一年,柯西(Cauchy)在他的《教程》中提出e方法,后来在一八二三年的《概要》中他改写為d方法,把整个极限过程用不等式来刻画,使无穷的运算化為一系列不等式的推算,这就是所谓极限概念的「算术化」。
后来外尔斯特拉斯(Weierstrass)将e和d联繫起来,完成了e-d方法,这就是现代极限的严格定义。
有了极限的严格定义,数学家便开始尝试严格定义导数和积分。
在柯西之前,数学家通常以微分為微积分的基本概念,并把导数视作微分的商。
然而微分的概念模糊,把导数定义作微分的商因此并不严谨。
於是柯西《概要》中直接定义导数為差商的极限,这就是现代导数的严格定义,是為现代微分学的基础。
在《概要》中,柯西还给出连续函数的积分的定义:设f(x)為在[a,b]上连续的函数,则任意用分点a=x0<...<xn=b,将[a,b]分為n个子区间[xi-1,xi](i=1,2,...,n),若果和式
当最大子区间的长度趋向0时,极限存在,则此极限称為函数f(x)在[a,b]上的积分。
这跟现代连续函数积分的定义是一致的。
后来黎曼(Riemann)推广了柯西的定义。
黎曼的定义跟柯西的定义不同的地方,在於和式S的定义:在黎曼的定义中,和式S定义
為
(留意黎曼在黎曼和中用了[xi-1,xi]中任意一点xi-1,而柯西在其和式S中则永远选取子区间[xi-1,xi]的左端点xi-1)。
我们说黎曼推广了柯西的定义,是因為对所有在[a,b]上连续的函数,柯西积分的值跟黎曼积分的值一样,而且有一些在[a,b]上不连续的函数,当最大子区间的长度趋向0时S的极限依然存在。
这就是现在所用的黎曼积分的定义,至此微积分理论的基础部分概念问题已经大致完。
柯西以后,微积分逻辑基础发展史上的最重大事件是人类从集合理论出发,建立了实数理论--我们说实数理论的建立是微积分理论发展史上的一件大事,是因為微积分的理论用上了很多实数的性质。
这实数理论的建立,主要功劳归於戴德金(Dedekind)、康托尔(Cantor)、外尔斯特拉斯等人。
一八七二年,梅雷(Méray)提出的无理数定义,和同一年康托尔提出用有理「基本序列」来定义无理数实质相同。
有了实数理论,加上集合论和极限理论,微积分就自从三百年以来,首次有了巩固的逻辑基础,而微积分的理论亦终於趋於完备。
从微积分的发展来看,微积分的创造和发展就是为了解决当时一些不能用现有的数学解决的数学或者关于物理计算的难题。
微积分可以讲一些弯曲无规则的曲线先进行微分,把他们都分割成无穷多的小块,那么每一小块就都可以看成是规则的直线或者面,计算其中每一小块的长度或者面积,然后再将所有小块进行积分,所求之和就是原来的面积。
又这个求面积的问题引申下去就是求功或者其他化学方面
的计算。
大家都知道化学以前就从属与物理而存在的,只是到了19世纪因为化学的发展才从物理这一门学科中独立出来的。
与物理一样,化学与我们的生活息息相关,在平时生活当中,我们也可以用我们所学的化学原理进行解释和说明。
但是生活中遇到的一些关于化学计算的问题就不能简简单单用简单的数学问题来解决,于是引进了微积分来进行计算。
学化学的目的就是为了更好了利用科学来为人类创造财富,要想利用它,首先就要理解和处理它。
比如功是与物理化学精密相关的,如果是恒力对物体直线做功,那么总功E=FS。
可是事实并不是如此简单,力未必是恒力,而是变力;而路程又未必是直线,弯曲的也是有可能的。
那么此时上面的式子就不管用了,若在此时引进微积分就能很好的处理问题,那么一些关于变力做功一类的问题就可以解决了。
而化学中的做功问题又可以拓展到其他方面,这大大利于化学中复杂问题的计算。
可以这样说,微积分的发展使得化学这一门学科越来越成熟,从而可以独立发展成一门学科,因为微积分的发展,化学上的一些比较复杂的计算问题得以解决,从而使得化学的发展日趋完善和成熟。