← Laboratorium
Matematyka · eksperyment

Analiza matematyczna

Pochodna i całka matematyka zmiany i pola

Pochodna mówi, jak szybko coś się zmienia: to nachylenie stycznej, prędkość samochodu, tempo wzrostu. Całka sumuje drobne kawałki w całość: pole pod wykresem, przebytą drogę, a nawet liczbę π. Newton i Leibniz odkryli, że to dwie strony tej samej monety.

f′(x) = limh→0f(x+h) − f(x)h ∫baf(x) dx = F(b) − F(a)
←→ przesuń widok ↑↓ przesuń widok +− powiększenie 0 widok domyślny Wyzwania 0/6

Funkcje

np. 2x^2 − 3, sin(x)/x, |x − 1|

Parametry

Galeria

Pokaż

Jak czytać wykres?

Funkcja to przepis: każdej liczbie x przypisuje jedną liczbę f(x). Wykres to zbiór wszystkich punktów (x; f(x)).

Miejsce zerowe to x, dla którego f(x) = 0. Maksimum lokalne to „szczyt górki”, a minimum — „dno dołka”. W obu styczna jest pozioma, czyli f′(x) = 0 (o ile pochodna istnieje; |x| ma minimum w ostrym „dziobie”).

Asymptota to prosta, do której wykres zbliża się coraz bardziej. Hiperbola y = 1/x ma dwie: pionową x = 0 i poziomą y = 0. Przez asymptotę pionową wykresu nie łączymy.

Punkty szczególne program szuka numerycznie (zmiana znaku i złoty podział) w widocznym fragmencie osi.

MatematykaNewton, Leibniz i nieskończenie małe

Dwóch odkrywców

Isaac Newton w latach 1665–1666 rozwinął „metodę fluksji”: myślał o wielkościach płynących w czasie i o ich prędkościach zmiany. Niezależnie Gottfried Wilhelm Leibniz około 1675 roku stworzył rachunek różniczkowy i całkowy z notacją, której używamy do dziś, i pierwszy go opublikował (1684 i 1686). Wybuchł zażarty spór o pierwszeństwo, dziś uznajemy obu za twórców analizy.

Notacja dy/dx i ∫

Leibniz pisał dy/dx — iloraz bardzo małych przyrostów dy i dx — oraz ∫ y dx — sumę pól nieskończenie cienkich pasków o szerokości dx. Newton stawiał kropkę nad literą (ẋ), a zapis f′(x) spopularyzował Lagrange.

Co to jest granica?

Granica to wartość, do której coś zbliża się dowolnie blisko. Iloraz [f(x+h) − f(x)]/h dla h = 0 nie ma sensu (0/0), ale dla coraz mniejszych h jego wartości układają się coraz bliżej jednej liczby — to właśnie pochodna. Precyzyjną definicję („dla każdego ε istnieje δ”) podali dopiero w XIX wieku Cauchy i Weierstrass.

Uproszczenia na tej stronie

Obliczenia idą na liczbach zmiennoprzecinkowych podwójnej precyzji (ok. 16 cyfr), dlatego dla bardzo małych h iloraz różnicowy zaczyna drżeć od błędów zaokrągleń. Punkty szczególne i nieciągłości wykrywamy numerycznie w widocznym fragmencie wykresu. Parser rozumie tylko podany zestaw funkcji, a całkowanie symboliczne obejmuje proste przypadki.

Czy wiesz, że…?

  • Znak ∫ pojawił się po raz pierwszy w notatkach Leibniza z 29 października 1675 roku. To wydłużona litera „s” od łacińskiego summa.
  • Szereg 1 − 1/3 + 1/5 − … znał już indyjski matematyk Madhawa z Sangamagramy około 1400 roku, ponad 250 lat przed Leibnizem i Gregorym.
  • Raport Royal Society z 1712 roku, który przyznawał Newtonowi pierwszeństwo w sporze z Leibnizem, napisał w dużej mierze sam Newton, ówczesny prezes Towarzystwa.

Wyzwania

    Wyzwania sprawdzają się same. Postęp zapisuje się w tej przeglądarce.