LA HISTORIA DEL CALCULO 

El concepto de Cálculo y sus ramificaciones se introdujo en el siglo XVIII, con el gran desarrollo que obtuvo el análisis matemático, creando ramas como el cálculo diferencial, integral y de variaciones. 

ORÍGENES 

Los orígenes del cálculo se remontan unos 2,500 años por lo menos, hasta los antiguos griegos, quienes hallaron áreas aplicando el "método de agotamiento".

El Cálculo constituye una de las grandes conquistas intelectuales de la humanidad. Una vez construido, la historia de la matemática ya no fue igual: la geometría, el álgebra y la aritmética, la trigonometría, se colocaron en una nueva perspectiva teórica. Hubo que esperar hasta el siglo XVII para tener la madurez social, científica y matemática que permitiría construir el Cálculo que utilizamos en nuestros días.


LOS PADRES DEL CALCULO

Newton y Leibniz son considerados los inventores del cálculo pero representan un eslabón en una larga cadena iniciada muchos siglos antes. Fueron ellos quienes dieron a los procedimientos infinitesimales de sus antecesores inmediatos, Barrow y Fermat, la unidad algorítmica y la precisión necesaria como método novedoso y de generalidad suficiente para su desarrollo posterior.

Sin la contribución de muchos otros hombres más, el cálculo de Newton y Leibniz seguramente no existiría. Su construcción fue parte importante de la revolución científica que vivió la Europa del siglo XVII. Los nuevos métodos enfatizaron la experiencia empírica y la descripción matemática de nuestra relación con la realidad. La revolución científica supuso una ruptura con las formas de pensar, estudiar y vincularse con la naturaleza que dominaron casi absolutamente en Europa entre los siglos V y XV. Esta ruptura y salto en la historia del conocimiento estuvieron precedidos por las importantes transformaciones que se vivieron durante los siglos XV y XVI con el Renacimiento y la Reforma Protestante. El Cálculo Diferencial e Integral están en el corazón del tipo de conocimiento, cultura y de sociedad de la que, esencialmente, somos parte.

El extraordinario avance registrado por la matemática, la física y la técnica durante los siglos XVIII, XIX y XX, se lo debemos al Cálculo infinitesimal y por eso se puede considerar como una de las joyas de la creación intelectual de la que el hombre puede sentirse orgulloso. La palabra cálculo proviene del latín calculus, que significa contar con piedras. Precisamente desde que el hombre ve la necesidad de contar, comienza la historia del cálculo, o de las matemáticas.

Isaac newton

fisico 

Fecha de nacimiento: 4 de enero de 1643 

Fallecimiento: 31 de marzo de 1727 

Nombre completo: Sir Isaac Newton 

Descubrimientos: Leyes de Newton, Ley de gravitación universal 

Educación: Trinity College (1667-1668)

Gottfried Leibniz 

Filósofo 

Fecha de nacimiento: 1 de julio de 1646, Leipzig, 

AlemaniaFallecimiento: 14 de noviembre de 1716, Hannover, 

AlemaniaObras notables: Discurso de metafísica. 

ThéodicéeConocido por: Padre del cálculoInfluenciado por: René Descartes, Baruch Spinoza, Blaise Pascal, MÁS 


Método de las fluxiones (Newton)

El Método de las fluxiones y series infinitas (Methodus fluxionum et serierum infinitorum) es una obra de Sir Isaac Newton que fue terminada en 1671, aunque su publicación no fue hasta 1736. Newton expone en este libro los fundamentos de un nuevo tipo de matemáticas: «las razones primeras y últimas de cantidades» como el mismo las llamó, esto es: el cálculo infinitesimal (calculus); ideado simultáneamente por el matemático coetáneo alemán Gottfried Leibniz.

Newton introduce en sus métodos infinitesimales el concepto de fluxión, decidido a aplicar al álgebra la «doctrina de las fracciones decimales porque esta aplicación abre el camino para llegar a descubrimientos más importantes y más difíciles». También trata sobre las sucesiones infinitas en el nuevo análisis y su aplicación y los principios del cálculo diferencial e integral.

Su método permite determinar los máximos y mínimos de relaciones, las tangentes a diferentes curvas, y su radio de curvatura, puntos de inflexión y cambio de concavidad, así como el área y longitud.

Newton también explica cómo encontrar de forma aproximada las raíces de una ecuación.



Leibniz y el Calculo de diferencias

Leibniz fue un pensador profundo. Como filósofo se propuso la creación de un álgebra del pensamiento humano, algo así como un lenguaje simbólico universal para escribir los razonamientos con símbolos y fórmulas, cuyas reglas de combinación permitieran reducir todo discurso racional a cálculos rutinarios. Esto explica el gran interés de Leibniz en desarrollar una notación matemática apropiada para su cálculo; de hecho, su notación, muy superior a la de Newton, es la que usamos actualmente.En las matemáticas de Leibniz son importantes los estudios sobre sucesiones numéricas y sus sucesiones de diferencias consecutivas asociadas. Dada una sucesión de números:a1, a2, a3, a4,...,an−1,an,...Podemos formar la sucesión de sus diferencias primeras:b1 = a1,b2 = a2 − a1,b3 = a3 − a2,b4 = a4 − a3,...,bn = an − an−1,...Leibniz se había dado cuenta de la relación:b1 + b2 + b3 + ··· + bn = an
Lo que indica que las sucesiones de diferencias pueden sumarse fácilmente, y que el proceso de formar la sucesión de diferencias y después sumarla recupera la sucesión inicial, es decir, que se trata de operaciones inversas una de la otra. Esta sencilla idea, cuando se lleva al campo de la geometría, conduce al concepto central del cálculo de Leibniz que es el de "diferencial", el cual tuvo para él diferentes significados en distintas épocas.


Civilizaciones Antiguas 

Los avances obtenidos desde que cada cultura implemento su sistema numérico, aún son utilizados actualmente. La correcta implementación de la regla aritmética de cálculo, por parte de los Indios, aumento el conocimiento matemático, y la creación de los números irracionales, además que ayudó a la resolución de sistemas de ecuaciones. El avance algebraico de los egipcios, dio como resultado la resolución a ecuaciones de tipo.

Después de esta época, Grecia deja de ser el centro evolutivo de las matemáticas, conflictos sociales y políticos que se vivían en esa época alejan a Grecia de esta ciencia. Por esta situación otro imperio toma las riendas de los avances matemáticos.

El Cálculo Diferencial se origina en el siglo XVII al realizar estudios sobre el movimiento, es decir, al estudiar la velocidad de los cuerpos al caer al vacío ya que cambia de un momento a otro; la velocidad en cada instante debe calcularse teniendo en cuenta la distancia que recorre en un tiempo infinitesimalmente pequeño.

En el siglo XVII el cálculo conoció un enorme desarrollo siendo los autores más destacados Descartes, Pascal y, finalmente, Leibniz y Newton con el cálculo infinitesimal que en muchas ocasiones ha recibido simplemente, por absorción, el nombre de cálculo.

El concepto de cálculo formal en el sentido de algoritmo reglado para el desarrollo de un razonamiento y su aplicación al mundo de lo real adquiere una importancia y desarrollo enorme respondiendo a una necesidad de establecer relaciones matemáticas entre diversas medidas, esencial para el progreso de la ciencia física que, debido a esto, es tomada como nuevo modelo de Ciencia frente a la especulación tradicional filosófica, por el rigor y seguridad que ofrece el cálculo matemático. Cambia así el sentido tradicional de la Física como filosofía de la naturaleza y toma el sentido de ciencia que estudia los cuerpos materiales, en cuanto materiales.

A partir de entonces el propio sistema de cálculo permite establecer modelos sobre la realidad física, cuya comprobación experimental supone la confirmación de la teoría como sistema. Es el momento de la consolidación del llamado método científico cuyo mejor exponente es en aquel momento la Teoría de la Gravitación Universal y las leyes de la Mecánica de Newton.

El siglo XIX El concepto de Cálculo y sus ramificaciones se introdujo en el siglo XVIII, con el gran desarrollo que obtuvo el análisis matemático, creando ramas como el cálculo diferencial, integral y de variaciones.

Pero pronto surgió el problema de la convergencia de la serie, que se resolvió en parte con la introducción de términos residuales, así como con la transformación de series en otras que fuesen convergentes. Junto a las series de potencias se incluyeron nuevos tipos de desarrollos de funciones, como son los desarrollos en series asintóticas introducidos por Stirling y Euler. La acumulación de resultados del cálculo diferencial transcurrió rápidamente, acumulando casi todos los resultados que caracterizan su estructura actual.

Introducir el cálculo integral, se logró con el estudio de J.Bernoulli, quien escribió el primer curso sistemático de cálculo integral en 1742. Sin embargo, fue Euler quien llevó la integración hasta sus últimas consecuencias, de tal forma que los métodos de integración indefinida alcanzaron prácticamente su nivel actual. El cálculo de integrales de tipos especiales ya a comienzos de siglo, conllevó el descubrimiento de una serie de resultados de la teoría de las funciones especiales. Como las funciones gamma y beta, el logaritmo integral o las funciones elípticas.

Este es el desarrollo las matemáticas han obtenido desde que el hombre vio la necesidad de contar, hasta nuestros días. Actualmente gran cantidad de matemáticos siguen en el desarrollo de las matemáticas denominadas matemáticas modernas, de donde sus conceptos son la base de la mayor parte de las ciencias actuales.

En relación con el análisis matemático en este siglo, se fundamentó en un conjunto de procedimientos y métodos de solución de numerosos problemas que crecía rápidamente. Todos estos métodos aun podían dividirse en tres grandes grupos, constituidos en el cálculo diferencial, el cálculo integral y la teoría de ecuaciones diferenciales. Con estos fundamentos se llegó a lo que se conoce como teoría de límites y de funciones, que fueron el tema central en este siglo.

Siglo XX y nuestros días Es importante el aporte realizado por Lebesgue referido a la integración y a la teoría de la medida y las modificaciones y generalizaciones realizadas por matemáticos que lo sucedieron.

En la Conferencia Internacional de Matemáticos que tuvo lugar en París en 1900, el matemático alemán David Hilbert, quien contribuyó de forma sustancial en casi todas las ramas de la matemática retomó veintitrés problemas matemáticos que él creía podrían ser las metas de la investigación matemática del siglo que recién comenzaba. Estos problemas fueron el estímulo de una gran parte de los trabajos matemáticos del siglo.

El avance originado por la invención del ordenador o computadora digital programable dio un gran impulso a ciertas ramas de la matemática, como el análisis numérico y las matemáticas finitas, y generó nuevas áreas de investigación matemática como el estudio de los algoritmos. Se convirtió en una poderosa herramienta en campos tan diversos como la teoría de números, las ecuaciones diferenciales y el álgebra abstracta. Además, el ordenador permitió encontrar la solución a varios problemas matemáticos que no se habían podido resolver anteriormente.

El conocimiento matemático del mundo moderno está avanzando más rápido que nunca. Teorías que eran completamente distintas se han reunido para formar teorías más completas y abstractas. Aunque la mayoría de los problemas más importantes han sido resueltos, otros siguen sin solución. Al mismo tiempo aparecen nuevos y estimulantes problemas y aún la matemática más abstracta encuentra aplicación.

En la actualidad, el cálculo en su sentido más general, en tanto que cálculo lógico interpretado matemáticamente como sistema binario, y físicamente hecho material mediante la lógica de circuitos electrónicos, ha adquirido una dimensión y desarrollo impresionante por la potencia de cálculo conseguida por los ordenadores, propiamente máquinas computadoras. La capacidad y velocidad de cálculo de estas máquinas hace lo que humanamente sería imposible: millones de operaciones por segundo.

 


PARADOJAS MATEMATICAS

AUna paradoja o antilogía es una idea extraña opuesta a lo que se considera verdadero a la opinión general

1. Aquiles y la tortuga

Paradoja de Aquiles y la tortuga (tiempo y espacio infinitamente divisibles. "Si el movimiento existe, lo más lento (la tortuga) nunca será alcanzado por lo más rápido (Aquiles), pero como esto es imposible, el movimiento no existe" (McLaughlin, 1995). En efecto, cualquier distancia que deba ser recorrida por un móvil, por ejemplo la que hay entre Aquiles y la tortuga, puede ir dividiéndose en dos partes y hay tiempo suficiente para recorrer la primera parte; como las dos magnitudes son infinitamente divisibles Aquiles nunca alcanzará a la tortuga. 

2. Paradoja de la flecha

 Paradoja de la flecha (espacio finitamente divisible y tiempo infinitamente divisible). Como el espacio es finitamente divisible la flecha en su movimiento ocupará el lugar que sigue en la dirección en que se mueve en un tiempo T. Como el tiempo es infinitamente divisible entonces existirá un tiempo T' < T, durante el cual la fecha desapareció porque no existía un lugar que pudiera ocupar en ese tiempo. Por lo tanto, como el movimiento existe no podemos asumir que el espacio es finitamente divisible y el tiempo infinitamente indivisible.  

3.Paradoja de la dicotomia

 Paradoja de la dicotomía (espacio infinitamente divisible y tiempo finitamente divisible). En este caso se tiene la situación dual de la anterior: Si un móvil parte de un lugar hipotético A en el instante T, como el tiempo es finitamente divisible habrá un instante siguiente T' en el cual el móvil ocupará un lugar B. Como el espacio es infinitamente divisible existirá un lugar C entre A y B por el cual tuvo que pasar el móvil; pero esto no se dio porque no hubo tiempo para que sucediera. Nuevamente como el movimiento existe no podemos asumir que el espacio es infinitamente divisible y el tiempo finitamente divisible.

 4.Paradoja del estadio

4. Paradoja del estadio (tiempo y espacio finitamente divisibles). Un atleta A se mueve en una carrera en una cierta dirección y otro atleta C se mueve en la misma dirección pero en sentido opuesto y con igual velocidad. Un tercer atleta B que permanece inmóvil describe el movimiento de A y C en la siguiente forma: En el tiempo mínimo T, A y C se desplazaron una distancia mínima D. Ahora bien, A y C describen el movimiento de B de la siguiente forma: B se desplazó en el tiempo mínimo T la distancia mínima D. A no puede entender el movimiento de C y C tampoco puede entender el movimiento de A, en efecto C respecto de A se mueve dos veces la distancia mínima D en el tiempo mínimo T, lo cual es absurdo, porque no hubo tiempo para recorrer la distancia D.  

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