Vì sao phải đưa khái niệm “đại lượng thay đổi” vào toán học?

Cũng như nhiều khoa học tự nhiên khác, toán học được sinh ra do nhu cầu thực tiễn của cuộc sống loài người. Vào thế kỉ XVI trở về trước, đại đa số các ngành khoa học tự nhiên cũng như toán học, phản ánh trạng thái ổn định và ít biến đổi của nhiều sự vật. Do các vấn đề tương đối đơn giản hoặc yêu cầu giải quyết không quá cao, nên nói chung thường sử dụng các số không đổi (toán học sơ cấp), các phép tính số học, đại số sơ cấp hoặc hình học sơ cấp là có thể giải quyết được. Ví dụ khi nghiên cứu chuyển động tìm ra mối liên quan giữa quãng đường đi và tốc độ. Từ thế kỉ thứ XVI trở về trước, mọi vấn đề tốc độ đều là tốc độ không thay đổi, nên mối tương quan giữa quãng đường đi và tốc độ không có gì quá phức tạp. Khi dùng hệ thức: quãng đường = tốc độ x thời gian, dễ dàng tính được quãng đường đi ở mọi thời gian bất kì.

Khi cần tính diện tích và chu vi của đường tròn do không cần kết quả quá chính xác nên chỉ cần tính diện tích, chu vi của các đa giác đều nội tiếp hoặc ngoại tiếp vòng tròn thay cho diện tích, chu vi vòng tròn.

Từ thế kỉ XVI trở về sau, chủ nghĩa tư bản phát triển ở Châu Âu, khoa học tự nhiên và toán học do đó cũng phát triển theo. Thực tiễn sản xuất đưa khoa học tự nhiên và toán học đến với nhiều vấn đề nghiên cứu mới. Ví dụ yêu cầu nghiên cứu các chuyển động có tốc độ thay đổi, yêu cầu tính chính xác diện tích, chu vi các hình tròn v.v... Từ đó các bài toán đã được nghiên cứu rộng rãi thời cổ đại như các hình elip, parabon, hypecbon cũng như đường xoắn ốc được xem xét và nghiên cứu lại theo quan điểm mới. Chẳng hạn người xưa cho các hình này là đứng yên, ổn định thì nay ví dụ hình elip là quỹ đạo chuyển động của các hành tinh quanh Mặt Trời, còn đường parabon là quỹ đạo các vật thể chuyển động nghiêng, các đường cong này phản ánh chuyển động với tốc độ thay đổi. Rõ ràng là thực tiễn sản xuất đã đặt ra cho khoa học tự nhiên và toán học nhiều vấn đề nghiên cứu mới là nghiên cứu chuyển động và sự thay đổi của chuyển động. Để giải quyết các vấn đề này rõ ràng là sử dụng các phương pháp cũ với các đại lượng không thay đổi là không thể được. Các đại lượng biến thiên, các biến số do đó được đưa vào trong toán học một cách tự nhiên.

Vào năm 1637, nhà toán học Pháp là Descartes (1596 - 1650) lần đầu tiên đã đưa ra khái niệm “đại lượng thay đổi” để biểu diễn các đại lượng có giá trị thay đổi trong một quá trình nào đó và kí hiệu là x và y. Nhờ khái niệm đại lượng biến thiên (biến số) với một hình ví dụ hình elip khi gán vào một hệ trục toạ độ trục (y-x) có thể biểu diễn dưới dạng phương trình x2/a + y2/b= 1 để biểu diễn tính chất của hình elip. Nếu một elip được mô tả chuyển động của một hành tinh nào đó quanh Mặt Trời thì tính chất của hành tinh được mô tả trên toàn bộ các tham số của hình elip.

Liên quan đến khái niệm đại lượng biến thiên, Enghen đã viết “Các chất điểm trong toán học chính là biến lượng của Descartes. Có khái niệm đại lượng biến thiên (tức biến lượng) sự chuyển động đã thâm nhập được vào toán học, có biến lượng là phương pháp biện chứng đã thâm nhập vào toán học. Có biến lượng các phép tính vi phân, tích phân đã trở thành tất yếu”.

Tại sao cần trồng nhiều bãi cỏ bằng phẳng?

Nếu trước mắt bạn có một bãi cỏ êm như nhung thì bạn sẽ cảm thấy rất sảng khoái, nếu có thể bạn sẽ không hề do dự mà ngồi xuống, nằm ra, thậm chí ngắt...

Sương muối hình thành như thế nào?

Những đêm giá rét, bẩu trời đẩy trăng sao, không hề có gió lay động những ngọn lá. Sáng dậy ra ngoài cửa thấy khắp trên các ngọn cỏ, mái nhà, thậm chí...

Động vật chơi đùa có phải chỉ là để vui hay không?

Trong xã hội loài người, chơi đùa sẽ mang lại rất nhiều niềm vui cho chúng ta, đặc biệt là trẻ em, hầu như hằng ngày đều không thể rời xa trò chơi. Thực ra không chỉ có loài người mà nhiều loài động vật cũng rất thích chơi trò chơi.

Vì sao các bác sĩ phòng X-quang phải đeo yếm chì?

Tia X - quang hay còn gọi là tia Rơngen do nhà vật lý người Đức là Rơngen phát minh vào năm 1895. Loại tia bức xạ mắt không nhìn thấy này không chỉ...

Vì sao Mặt trăng che lấp các sao?

Mặt trăng là thiên thể tự nhiên gần Trái Đất nhất. Từ Trái Đất nhìn lên ta thấy Mặt Trăng là một thiên thể có đường kính khoảng 0,5o trên bầu trời, nó...

Có thể "dời" cả toà nhà đi được chăng?

Trong quá trình cải tạo thành phố, quy hoạch xây dựng mới thường mâu thuẫn với các công trình kiến trúc hiện có. Thông thường thì người ta dỡ bỏ nhà...

Khi gặp gấu, nằm trên đất giả vờ chết thì có thể tránh bị gấu tấn công không?

Gấu có thân hình cao lớn to khoẻ, là đại lực sĩ trong giới động vật, đặc biệt bàn chân thô khoẻ của chúng rất mạnh mẽ, một cái tát thì đến cả hổ, báo...

Tại sao nói thông tin liên quan mật thiết tới sự sống còn của loài người?

Từ khi xuất hiện xã hội loài người thì thông tin đã có tác dụng vô cùng quan trọng đối với đời sống của con người. Ví dụ thời viễn cổ, khi gặp thú dữ...

Tại sao nói rằng kiến trúc có thể phản ánh cá tính của thành phố?

Một thành phố cũng như một con người, nó cũng cần có cá tính đặc thù riêng của mình.