Кто открыл степенное правило для производных?

Кто открыл общее правило дифференцирования многочленов, в частности, что производная Икс н является н Икс н 1 , и когда? Я понимаю, что ответ может быть не четким человеком и годом, а, возможно, скорее последовательностью более глубоких геометрических и условных представлений. Ключевым моментом, который я ищу, является зарождающееся осознание того, что н Икс н 1 представляет собой общее правило для градиента касательных к полиномам произвольной степени, а не только конкретные результаты для параболы и кубического.

Меня не так волнует линейность , которая позволяет нам различать многочлены с несколькими членами, ни то, в какой момент открытие было доказано (с какой бы то ни было степенью строгости), но если кто-то захочет включить в ответ такие детали для полноты, которые бы, конечно, пожалуйста.

Это обычно известно как « степенное правило », хотя оно может относиться как к интегралу, так и к производной многочлена. Википедия предполагает, что правило степени для производной было открыто Ньютоном и Лейбницем, хотя это меня удивило бы. Ферма явно исследовал подобную территорию - этот студенческий проект дает некоторые детали, но, к сожалению, не хватает цитат, особенно в отношении его ключевого утверждения о том, что Ферма расширил свой метод, чтобы показать, что касательная к у "=" Икс н имел градиент н Икс н 1 . Исаак Бэрроу также активно исследовал касательные, используя бесконечно малые треугольники, которые предвосхитили дальнейшее развитие более точно, чем метод Ферма, и Йоханнес Худде тоже работал в этой области, хотя я меньше знаю о его работах. Его работа о многочленах, особенно о том, что двойной корень многочлена также является корнем того, что мы бы назвали его производной, и что максимальное или минимальное значение находится в корне производной, поразительно близко подходит к тому, что я ищу . .

Иногда я видел силовое правило для дифференциации, называемое «правилом Уоллиса» или «законом Уоллиса», что также предполагает более раннюю дату. Тем не менее, я также иногда видел эту фразу, присоединенную к квадратурной формуле Кавальери , что было бы достаточно справедливо, поскольку, согласно Википедии, Уоллис расширил открытие Кавальери (в современных обозначениях, что 0 а Икс н г Икс "=" 1 н + 1 а н + 1 , для н е Н ) к рациональным и отрицательным индексам н в своей работе Arithmetica Infinitorum . По сути, Уоллис заполнил многие детали степенного правила интеграции, хотя исключительный случай н "=" 1 занимались другие . Конечно, как только мы вооружимся Фундаментальной теоремой исчисления, тогда степенные правила интегрирования и дифференцирования поют одну и ту же песню, но до этого развития тот факт, что кто-то мог (говоря современным языком) интегрировать Икс н не означает, что они могут его дифференцировать (или, как они, скорее всего, увидят его, найти его касательную). Знал ли Уоллис обе формы правления силы?

Что же касается формулы интегрирования «Кавальери», то я не удивлюсь, если ответ на мой вопрос о дифференцировании будет несколько иным для отдельных случаев н быть положительным целым числом, отрицательным целым числом или рациональным числом.

Это помогло бы сфокусировать вопрос на чем-то более конкретном, Википедия отвечает на все вопросы, которые я пока вижу en.wikipedia.org/wiki/Power_rule#History Кавальери сделал это для «интегралов», Ферма, Торричелли, Роберваль и Уоллис независимо друг от друга для «производных». Сила -1 была создана Сент-Винсентом и де Сарасой. Конечно, технически все это было геометрическим и только задним числом интерпретировалось как правило силы. В явном виде Ньютон и Лейбниц независимо вывели правило символической мощности.
@Conifold Если вы прочитаете это внимательно, вы увидите, что Ферма, Торричелли, Роберваль, Уоллис и Паскаль упоминаются только в контексте интеграции ( HDE также неправильно прочитала это выше, в первый раз!), И только Ньютон и Ферма перечислены в контексте дифференциации - в этом смысле в статье Википедии, похоже, отсутствуют более ранние разработки. Но я принимаю ваше замечание о фокусе.
Я полагаю, что не ожидаю простого ответа («X получил формулу в год Y»), потому что развитие исчисления не было столь однозначным. Очевидно, что символическое обозначение производных появилось позже, но осознавал ли Ферма, что его метод может, например, получить общее правило? По крайней мере, для положительных целых чисел? Я действительно хочу увидеть, когда люди осознают, что н Икс н 1 может представлять какой-то общий результат для задачи касательной для многочленов. Любые предложения о том, как я должен уточнить вопрос, приветствуются!
Отличный первый абзац. Позже вы упомянули об отсутствии ссылок, чтобы вы могли добавить, какие источники вы ищете. Также подумайте о том, чтобы сжать остальную часть, чтобы назвать наиболее вероятных подозреваемых в ответе, в настоящее время это только отвлекает и скорее является ответом на другой вопрос. Можно просто сказать, что вы уже знакомы с общей хронологией раннего исчисления.
@Conifold Спасибо. Буду думать как сжать остальные. Это действительно сделано для того, чтобы люди не писали «это называется правилом Уоллиса, потому что он его открыл» или «правило силы уже было у Ферма, Хадде, Уоллиса и Барроу». Буду думать что обрезать. Я стремлюсь сохранить хоть какое-то упоминание о номенклатуре «правила Уоллиса», отчасти из соображений упреждения, и правила Хадде очень поразительны, не в последнюю очередь потому, что они такие алгебраические. Для ссылок мне будет достаточно респектабельного журнала или учебника, но я не хотел бы запрещать кому-либо ссылаться на оригинальный материал.

Ответы (1)

Кавальери, по-видимому, был первым, кто сформулировал «степенное правило» для площадей под параболами с положительными целыми показателями, но он вывел его только до н "=" 4 , кроме того, его методы стали неподатливыми. «Предположительно», потому что сроки нечеткие из-за отсутствия публикаций, и Ферма мог сделать это раньше. В любом случае Ферма, вероятно, был первым, кто обобщил его на рациональные показатели где-то между 1635 и 1643 годами. Торичелли, Роберваль и Уоллис независимо пришли к одному и тому же результату к середине 1640-х годов. В то время, конечно, не было интегралов, поэтому правило было выражено и выведено в геометрических терминах, хотя некоторые выводы, особенно вывод Ферма, предвосхитили идеи интеграла Римана.

Что касается производных, то название «степенное правило» было несколько более расплывчатым до Ньютона, который вывел его в знакомой форме в De Analysi (1669) с использованием флюксий. С древних времен была традиция характеризовать касательные в терминах так называемых субтангенсов, а не наклонов, которые в современных терминах представляют собой отрезки, соединяющие абсциссу с осью. Икс -пересечение касательной. Торичелли рассматривал параболы с целыми положительными показателями и «гиперболы». Икс м у н "=" к вывели их подкасательные через н и м , что равносильно степенному правилу для наклонов, если мы воспользуемся современными обозначениями. Но самое интересное, как он это сделал. Это произошло не с помощью бесконечно малых величин Ферма или алгебраического исчисления Декарта-Худде , а с помощью кинематического описания кривых как композиций движений с использованием параллелограмма скоростей, восходящего к Аристотелю и Архимеду. Архимед, возможно, нашел касательную к своей спирали, используя такое кинематическое описание, а Торичелли, конечно, был знаком с таким описанием обычной параболы благодаря своему учителю Галилею.

Через Барроу этот подход повлиял на Ньютона и стал основой его исчисления флюксий. В более поздних работах Ньютон определял величины как прослеживаемые движениями, что позволило ему определить «первое и последнее отношения» кинематически, без бесконечно малых величин. Таким образом, Торичелли был предшественником Ньютона точно так же, как Ферма был предшественником Лейбница.

Возникновение общего степенного правила подробно обсуждается в «Истории исчисления» Бойера , стр. 120–172, со ссылками на первоисточники.