«Истина в пределе»

Анализ бесконечно малых, вне всяких сомнений, наиболее мощное и эффективное средство изучения природы, когда-либо созданное математиками. Эта дисциплина зародилась в древности и развивалась очень долго. С III века до н. э., когда Архимед впервые использовал бесконечно малые величины для вычисления площади, до эпохи Ньютона и Лейбница, которые придали окончательный вид анализу бесконечно малых, прошло почти две тысячи лет. Но лишь спустя еще полтора столетия Коши и Вейерштрасс «приручили» бесконечно малые величины, найдя им адекватное логическое объяснение.

Если оставить мистические свойства бесконечности в стороне, то анализ бесконечно малых в том виде, в каком он существует сегодня, образован двумя внешне различными направлениями: дифференциальным исчислением, в основе которого лежит понятие производной, и интегральным исчислением. Их объединяет основная теорема анализа, согласно которой дифференцирование и интегрирование являются взаимно обратными операциями.

Анализ бесконечно малых находит очень широкое применение ввиду того, что производные и интегралы используются во множестве областей математики, физики, техники, экономики и других наук.

К примеру, производная — это фундаментальное понятие физики, так как ему соответствуют такие понятия, как мгновенная скорость и мгновенное ускорение, а следовательно, и понятие силы. Неудивительно, что большинство физических законов выражены в виде дифференциальных уравнений, где производные используются наравне с обычными функциями. Приведем еще один из множества примеров, показывающих, насколько разными способами может применяться анализ бесконечно малых. Кому из нас, привыкших к современному медицинскому оборудованию, не делали магнитно-резонансную томографию (МРТ)? Когда волна проходит сквозь наше тело, ее поведение можно описать интегралом, значение которого равно разности интенсивности волны на входе и выходе из нашего организма. Аппарат «угадывает», что находится внутри нашего тела, на основании значений всех этих интегралов.