Читать «Истина в пределе. Анализ бесконечно малых» онлайн - страница 32

ax^m/n 

Рассуждения Ньютона стоит изложить подробнее. Для простоты мы приведем частный случай, описанный самим Ньютоном, для площади, ограниченной кривой, которая задается следующей формулой:

Ньютон действовал так.

Увеличим на бесконечно малую величину, которую обозначим за о (это обозначение использовал сам Ньютон) абсциссу х. Площадь увеличится на площадь прямоугольника с вершинами x, y(x), y(x + o) и x + o, как показано на иллюстрации. Возьмем прямоугольник со сторонами o и v такой, что его площадь будет равна упомянутому приращению площади. Получим:

Возведя обе части в квадрат и упростив равенство, получим:

Разделив обе части на о, получим:

Если теперь мы примем прирост х бесконечно малым, то есть приравняем o к нулю, то v = y, и предыдущая формула примет вид

Отсюда следует, что площадь, ограниченная кривой у = х², равна ²/₃ ∙ ³/₂ x. Может показаться, что Ньютон пытался вычислить площадь, ограниченную кривыми определенного типа, но в действительности полученный им результат намного важнее. В первой части «Анализа» Ньютон хотел изложить общий алгоритм и подчеркнуть, что он применим не только в задачах расчета площади, «Все задачи о длине кривых, о величинах и о поверхностях тел и о центрах тяжести могут быть сведены в конце концов к определению плоской поверхности, ограниченной кривой», — делает он крайне важное замечание, за которым следует раздел под названием «Приложение вышеизложенного к другим примерам того же рода». Это замечание отделяет первую часть работы, в которой изложен общий метод, от второй, в которой излагаются различные способы его применения. Можно сказать, что результат его работы несколько неопределен: Ньютон видел огромную ценность найденного им абстрактного метода, однако, возможно, на начальном этапе, когда идея еще не оформилась окончательно, ему было сложно выразить ее доступно. Скорее всего, на этом этапе ему попросту не хватало терминов и обозначений. Он сосредоточил основное внимание на абстрактной задаче определения функции по известной производной. Кроме того, он рассматривает и обратную задачу о вычислении изменения функции (об этом рассказывается в конце книги). Наконец, он приводит краткий алгоритм расчета этого изменения (производной). Четкие правила вычисления производной позднее опубликовал Лейбниц, но не будем забывать, что в «Анализе» Ньютон изложил не все результаты, полученные им в области математического анализа к 1669 году.

Всё вышеизложенное позволяет заявить, что выход «Анализа» ознаменовал появление анализа бесконечно малых. «Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов» — великолепный пример, позволяющий оценить акт творения в математике во всем его великолепии: при прочтении книги Ньютона мы становимся свидетелями процесса возникновения анализа бесконечно малых. Так, если мы углубимся в чтение «Анализа» и попытаемся увидеть уже известные нам термины и понятия современного математического анализа, это можно будет сравнить с просмотром детских фотографий человека, с которым мы познакомились уже в зрелом возрасте: сквозь еще не оформившиеся, детские черты уже проступает облик знакомого нам взрослого человека.