Vraag:
Waarom wordt differentiatie onder het integrale teken de Leibniz-regel genoemd?
KCd
2019-01-04 07:49:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

De vraag hier was waarom differentiatie onder het integraal teken "Feynman's truc" wordt genoemd. Dat is een relatief recente naam voor de methode. Afgezien van de naam "differentiatie onder het integrale teken" voor deze techniek, wordt het op veel plaatsen ook de regel van Leibniz of, meer precies, de integrale regel van Leibniz genoemd. Mijn vraag is: waarom is Leibniz 'naam verbonden aan dit resultaat over differentiatie van parametrische integralen? Als er een bepaald resultaat van hem was (iets meer dan de Fundamentele Stelling van Calculus, neem ik aan) dat een speciaal geval van differentiatie is onder het integrale teken, zou ik graag gewezen willen worden op een plaats waar dat verscheen.

Ik heb in verschillende boeken over de geschiedenis van calculus of analyse gekeken en geen van hen verklaart de reden waarom Leibniz 'naam voor differentiatie onder het integraal teken wordt gebruikt. Cauchy besprak in zijn Resumé (1823) differentiatie onder het integrale teken in de 35e les hier, maar hij noemde het niet naar iemand anders.

Een antwoord:
Conifold
2019-01-05 18:18:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Deze regel is inderdaad te danken aan Leibniz, hoewel het Johann Bernoulli was die de bredere implicaties ervan realiseerde, en er is een interessant verhaal achter de ontdekking ervan. Het wordt verteld in Hoofdstuk 3 van Families of Curves and the Origins of Partial Differentiation door Engelsman. De regel komt voor in een brief van Leibniz aan Bernoulli uit 1697, als bijkomend resultaat in hun lange correspondentie over het probleem van orthogonale trajecten.

Zoals oorspronkelijk gesteld in 1694, was het " Gegeven oneindig veel curven per positie; vind de curve die ze allemaal in rechte hoeken doorsnijdt ", met de motivatie dat de lichtstralen zijn orthogonaal op de golffronten in Huygens 'golfoptica. Leibniz loste het probleem hetzelfde jaar als volgt op: als $ V (x, y, a) = 0 $ de familie geeft, dan kunnen de trajecten worden gevonden door $ V_x (x, y, a) dy-V_y (x, y, a) dx = 0 $ . Bernoulli had destijds alleen algebraïsche $ V $ in gedachten.

In juni 1696 legde Bernoulli voor de lezers van Acta Eruditorum zijn nu beroemde brahistochrone probleem voor. Hij was in staat om orthogonale trajecten naar hun familie te vinden, gegeven door $ y = \ int_ {0} ^ x \ sqrt {\ frac {x} {ax}} \, dx $ , gebruikmakend van zijn optisch-mechanische analogie, zie anticipeerde golfoptica op de kwantummechanica? Wat hij in een brief aan Leibniz opmerkte, was dat zijn algemene methode niet leek te werken voor deze familie, of , meer in het algemeen, voor families van transcendentale krommen gegeven door $ y = \ int_ {x_0} ^ xp (x, a) \, dx $ . En toen kwam de integrale regel van Leibniz.

" Johann Bernoulli's grote doorbraak voor transcendentale krommen kwam in augustus 1697, en was een onmiddellijk gevolg van Leibniz 'ontdekking eerder die maand van de uitwisselbaarheidstelling voor differentiatie en integratie. Toen hij de brief van Leibniz met deze stelling ontving, Bernoulli zag meteen in dat het een manier opende naar differentiatie met betrekking tot de parameter voor elk type uitdrukking. Er waren geen problemen met het interpreteren van $ V_a (x, y, a) $ span> wat betreft algebraïsche uitdrukkingen $ V (x, y, a) $ betrof, en nu het probleem van het interpreteren van $ \ frac {\ partiële} {\ partiële a} \ int_ {x_0} ^ xp (x, a) \, dx $ was ook opgelost. "

Ik kon de brief van Leibniz niet bemachtigen, maar Cambridge History of Science: Volume 4, Eighteenth-Century Science, p.316 zegt dat hij gebruikte dat het verschil van een som van oneindig kleine getallen gelijk aan de som van hun verschillen. Terwijl hij ook orthogonale trajecten bestudeerde, leverde Euler een ander bewijs in De Infinitis Curvis Eiusdem (c. 1734, gepubliceerd 1740), door antiderivatieven toe te passen op de gelijkheid van gemengde partiële waarden.

Bedankt voor de referentie. De bespreking van dit onderwerp vindt ook plaats in hoofdstuk 2 van dat boek, waar erop wordt gewezen dat andere problemen met krommenfamilies Leibniz ertoe hadden gebracht ook in 1697 dubbele integralen te ontdekken. Ik had me niet gerealiseerd dat multivariabele calculus in zowel zijn differentiële als integrale aspecten terug te voeren was op Leibniz.
@KCd Newton en Waring ook, aantoonbaar, zie ook Cajori [The Early History of Partial Differential Equations and of Partial Differentiation and Integration] (http://www.math.harvard.edu/archive/21a_fall_14/exhibits/cajori/cajori.pdf ).
Weet u wie de eerste was die zich realiseerde dat voorbeelden van bepaalde integralen met deze methode konden worden bepaald? Leibniz en Bernoulli gebruikten voor dat doel geen differentiatie onder het integrale teken in hun studie van orthogonale trajecten voor zover ik kon nagaan. In "Elements of the Integral Calculus" door Byerly (1888) staan ​​enkele voorbeelden van dergelijke evaluaties: zie pagina 96 en 105-108 (het boek is online op https://archive.org/details/cu31924004779447/page/n117) .
@KCd Sorry, ik weet het niet uit mijn hoofd. [Abel] (https://books.google.com/books?id=6FtDAQAAMAAJ&pg=RA2-PA67&lpg=RA2-PA67#v=onepage&q&f=false) lijkt zoiets te doen met "Laplace" -transformaties (mijn Frans is niet goed), maar het zou me niet verbazen als Euler het al ergens deed.


Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 4.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...