Содержание и значение математической символики (стр. 9 из 15)

В этом выражении omn. – начальные буквы латинского слова omnia, т. е. все, – обозначает объединение, суммирование «всех» бесконечно малых элементов, стоящих под этим знаком, х обозначает абсциссу точки на кривой, исходящей из начала координат, w в этих выкладках Лейбница обозначает то элемент дуги (ds), то дифференциал ординаты (dy), ult. – начальные буквы латинского слова ultima (т. е. последняя) – относится к абсциссе.

Для Лейбница в данном случае его omn.w выступает в роли новой функции, которая сама становится объектом операции, обозначенной omn. Как это обстоятельство, так и то, что он рассматривает результат многократного применения преобразования вида (1) и получает выражения, в которых операция omn. наслаивается несколько раз, заставило его искать более удобное обозначение, и в записи от 29 октября мы читаем: полезно писать

вместо omn., так что будет вместо omn. ( - это начальная буква слова summa и Лейбниц называет этот знак суммой). И для нового исчисления, как в той же записи выражается Лейбниц, имеем

, , = , .

Первое из этих соотношений соответствует преобразованию (1), а, b - постоянные, черта сверху играет роль скобки, и она, собственно, лишняя, да и Лейбниц не всегда ее пишет, но ее, пусть несистематическое, появление характерно: так, в записи х

мы видим, что пишущему кажется необходимым дополнительно указать, что на х действительно умножаются все , собранные в сумму знаком . Лейбниц далее записывает (по поводу формул (2) и их вариантов): «Это достаточно ново и примечательно, поскольку указывает на новый вид исчисления», и переходит к обратному исчислению (contrariocalculo), вводя символ d, который «уменьшает измерение так, как увеличивает », но пишет его в знаменателе (не dy, ay/d).

Тут же читаем:

обозначает сумму, d - разность. Несколькими днями позже, в рукописи, помеченной 10 ноября, Лейбниц записывает: «dx — то же самое, что x/d, то есть разность между двумя ближайшими».

Замечательно то, что Лейбниц сразу, введя новое обозначение, начинает с ним обращаться как с символом операции, отделяя его от объекта операций: он сразу отметил, что его «сумма» от (двух) слагаемых равна сумме «сумм» слагаемых и что постоянный множитель или делитель можно выносить за знак «суммы». В записях последующих дней (от 1, 10, 11 ноября) он отмечает такие же свойства операции, обозначенной через d. За эти дни Лейбниц убедился, что d(xy) не то же самое, что dx×dy, и что d(x/y) ¹dx/dy, но не вывел еще соответствующих формул. Отметил он и что

, конечно, не то же самое, что . Он уже систематически использует обратность действий и d, например, после равенства он пишет: или wz = y²/2d (тут d еще в знаменателе). Отмечены им уже формулы для производной степенной функции при целых показателях степени, например, «из квадратуры треугольника ясно, что y²/2d = у; = из квадратуры параболы».

А в том, что он открывает здесь нечто весьма существенное, Лейбниц, вероятно, окончательно убедился, когда смог использовать пока как бы нащупываемый им алгоритм при решении задач на обратный метод касательных. Он писал: «Еще в прошлом году я поставил перед собой вопрос, который можно отнести к труднейшим во всей геометрии, поскольку распространенные до сих пор методы здесь почти ничего не дают. Сегодня я нашел его решение и я приведу его анализ».

Свою задачу Лейбниц формулирует как определение кривой, у которой поднормали обратно пропорциональны ординатам. Такая задача сводится, в современных обозначениях, к решению дифференциального уравнения ydy/dx = k/y, где k - постоянная. Решение Лейбница состоит по сути в составлении такого уравнения и последующем его интегрировании с помощью разделения переменных. Он получил, таким образом, уравнение искомой кривой, и она оказалась кубической параболой.

По записям Лейбница видно, что к середине 1676 г. он, располагая уже всеми основными правилами дифференцирования и интегрирования, решил еще несколько задач на обратный метод касательных, в том числе знаменитую в XVII в. задачу де Бона, предложенную в свое время Декарту, который не смог получить ее общее решение. И это результат вполне самостоятельного хода мыслей. То, что Лейбниц знал к тому времени относительно результатов Ньютона и Грегори, никак не могло помочь ему пройти избранный им путь. Операционный подход Лейбница к проблеме и его поиски рациональной символики для нового исчисления, в чем наиболее полно выразилась творческая индивидуальность Лейбница, были в достаточной мере чужды его английским соперникам.

Примерно через год после открытий 1675 г., во время поездки по Голландии и после встречи там с Гудде, Лейбниц составил заметку, озаглавленную «Дифференциальное исчисление касательных». Она начинается записями:

d

= 1, d = 2x, d = Зх² и т. д.

d

= – , d = – , d = – и т. д.

d

= и т. д.

Отсюда выводится общее правило для разностей и сумм простых степеней:

d

= ex^e-1 и, напротив, = (горизонтальная черта сверху означает взятие в скобки).

Как видно, здесь знак d обозначает операцию вычисления производной. Но Лейбниц еще не вполне выработал к тому времени свою символику и чуть ниже можно прочитать, что «общее правило устанавливается так:

и, наоборот, ». Такая редакция общего правила следует за замечанием: «пусть у = x², тогда будет = 2x , следовательно, = 2x». И на полях, вероятно, позже, Лейбниц написал, что это отличное замечание к его исчислению разностей: «если by + + etc. = 0, то b + = 0, и так с остальными». Здесь он начинает свободно обращаться с дифференциалами, как это ему удобно при решении дифференциальных уравнений, не предопределяя, какое из переменных независимое, какое функция.

Дальше в том же наброске следует замечание, что вот, «возьмем какое-либо уравнение (но берется уравнение алгебраической кривой, притом второго порядка) ... и напишем у +dy вместо у и подобным образом x + dx вместо х, тогда, опустив то, что опустить надлежит, получим другое уравнение» (т. е. оставляются только слагаемые первого порядка относительно дифференциалов, и это показано на примере).

Отсюда вытекает правило, обнародованное Слюзом, продолжает Лейбниц, и это, конечно, верно. Тут же он добавляет, что «мы бесконечно расширим это правило: пусть букв будет сколько угодно и из них составлена формула, например, из трех букв...». И Лейбниц сопоставляет уравнение алгебраической поверхности опять-таки второго порядка и небезупречно составленное путем дифференцирования соотношение между дифференциалами, чтобы заявить без дополнительного обоснования: «Отсюда явствует, что по такому методу получаем касательные плоскости поверхностей, и не имеет значения при этом, существует ли еще иное соотношение между теми же буквами х, у, z, его ведь можно будет подставить позже».