calculo integral y diferencial

 

.El Cálculo Diferencial consiste en el estudio del cambio de las variables dependientes cuando cambian las variables independientes de las funciones. El principal objeto de estudio en el cálculo diferencial es la derivada. En una gran cantidad de procesos donde se relacionan dos o más variables, frecuentemente el cambio en una de ellas induce un cambio en el valor de las otras. Para poder comprender y manejar tales procesos, la derivada se ha convertido en herramienta fundamental, puesto que permite tanto determinar cómo predecir el comportamiento de las diversas variables involucradas en un fenómeno. Los conceptos de velocidad y la aceleración son aplicaciones de la derivada como razón de cambio. En economía los costos marginales, los ingresos marginales y las utilidades marginales también son derivadas. Una aplicación interesante de la derivada se encuentra en los problemas de optimización. Por ejemplo, cuando una compañía que elabora bebidas desea reducir costos produciendo una lata que contenga el máximo volumen y requiera el mínimo de material, la solución puede encontrarse mediante el empleo del cálculo diferencial. 

 

NEWTON

    Newton, Sir Isaac (Woolsthorpe, 1642-1727), matemático y físico británico, es uno de los más grandes científicos de la historia, con aportaciones en muchos campos del saber. Sus teorías han servido de base a muchos avances científicos. Junto a Leibniz, inventó el cálculo matemático. Además resolvió cuestiones relativas a la luz y la óptica, formuló las leyes del movimiento y dedujo a partir de ellas la ley de la gravitación universal.

 

 

 

Gottfried Leibniz

 

 

Fue uno de los grandes pensadores de los siglos XVII y XVIII, y se le reconoce como "El último genio universal". Realizó profundas e importantes contribuciones en las áreas de metafísicaepistemologíalógica, filosofía de la religión, así como a la matemática, física, geología, jurisprudencia e historia. Incluso Denis Diderot, el filósofo deísta francés del siglo XVIII, cuyas opiniones no podrían estar en mayor oposición a las de Leibniz, no podía evitar sentirse sobrecogido ante sus logros, y escribió en la Enciclopedia: "Quizás nunca haya un hombre leído tanto, estudiado tanto, meditado más y escrito más que Leibniz... Lo que ha elaborado sobre el mundo, sobre Dios, la naturaleza y el alma es de la más sublime elocuencia. Si sus ideas hubiesen sido expresadas con el olfato de Platón, el filósofo de Leipzig no cedería en nada al filósofo de Atenas."2 De hecho, el tono de Diderot es casi de desesperanza en otra observación, que contiene igualmente mucho de verdad: "Cuando uno compara sus talentos con los de Leibniz, uno tiene la tentación de tirar todos sus libros e ir a morir silenciosamente en la oscuridad de algún rincón olvidado." La reverencia de Diderot contrasta con los ataques que otro importante filósofo, Voltaire, lanzaría contra el pensamiento filosófico de Leibniz; a pesar de reconocer la vastedad de la obra de éste, Voltaire sostenía que en toda ella no había nada útil que fuera original, ni nada original que no fuera absurdo y risible.

 

 

 

Pensamiento filosófico de Newton y Leibniz

 

 

Isaac Newton (1642-1727)

 

Físico y matemático, la producción de Newton ha servido para muchas generaciones contemporáneas a él, incluyendo a Locke y Kant, quienes le deben mucho. La principal obra de Newton, Philosophiae Naturalis Principia Matemathica, contiene su teoría de la gravedad y las leyes del movimiento. Su trabajo posterior, Opticks, principalmente concierne a física, pero también contiene especulaciones de mecánica, religión y moral. Él estaba envuelto en una serie de desacuerdos con Leibniz, iniciados sobre quién de ellos fue el primer inventor del cálculo, y luego sobre el asunto del estado del espacio y el tiempo.
La penetración detrás de la Física de Newton era que el Universo corre de acuerdo a la ley que gobierna los principios mecánicos. La idea era tener una profunda influencia en John Locke, cuya filosofía para ser vista como trabajo filosófico sacado de los principios físicos de Newton. Como resultado, argumentaba por una causa teórica de percepción y por una distinción entre cualidades primarias y secundarias de los objetos.
Kant, de manera similar, reconocía que todo en el fenomenal mundo tenía que ir de acuerdo a los principios de Newton, pero que este orden era para la mayor parte impuesta por el aparato psicológico de la mente. La filosofía de Kant dio soporte a Newton en la disputa con Leibniz sobre si el tiempo y el espacio deben ser concebidos como un absoluto o meramente como relaciones entre objetos. El debate parece ser ganado por los Newtonianos hasta el advenimiento de la física relativista de Einstein.
Clamando que su método era empírico e inductivo, en vez de racionalista y deductivo, Newton también criticó mucho a Descartes. Es gracias a Newton que el empirismo comenzó a disfrutar un periodo de dominación sobre la filosofía racionalista. Sin embargo, Newton debe mucho al pensamiento de Descartes, y es probable que sus propias especulaciones no pudieron comenzar a no ser por la palabra de su predecesor racionalista.
Indudablemente el mayor logro de Newton fue su teoría de la gravedad, de donde pudo explicar el movimiento de todos los planetas, incluyendo la Luna. Newton demostró que cada planeta del Sistema Solar se acelera hacia al Sol en todo momento. La aceleración de un cuerpo hacia el Sol está a una rapidez inversamente proporcional al cuadrado de las distancias de ellas. Esto llevó a la ley de la gravitación universal de Newton: “todo cuerpo atrae otro con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.” Esta ley permitió a Newton a predecir todos los movimientos planetarios, el movimiento de las lunas y los cometas. Hasta el día de hoy, a pesar del advenimiento de la relatividad de Einstein, la mecánica de Newton sigue en pie. Su trabajo es profundo y un logro remarcable in la historia del pensamiento humano.


 


Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646-1716)


Filósofo alemán, Leibniz es el tercero de los tres grandes racionalistas, después de Descartes y Spinoza. Como ellos, su filosofía proviene de una noción aristoteliana de sustancia, concebida como la cargadora de una propiedad y no como una propiedad de algo más. Aún así, Leibniz rechazó el punto de vista de Spinoza de que solo hay una sustancia, tomando el lado opuesto: hay una infinidad de sustancias individuales, a las cuales llamó “mónadas”.
Una mónada es en un sentido similar a los átomos de Demócrito y parecidos a los puntos geométricos de Pitágoras. Como los átomos, las mónadas son la última partícula indivisible de la realidad en que todas las cosas materiales son constituidas. Pero no son solo compuestas de materia. En una tesis completamente original Leibniz sostiene que una mónada es una entidad psicológica que, envuelta en los seres humanos, llamó “almas”.
Es fundamental para Leibniz la noción de que una mónada es una sustancia independiente unificada. De acuerdo a esto, todo lo que es verdadero de una mónada es contenido en ella y por consiguiente no puede entrar en una relación causal con cualquier otra mónada (el debate con Spinoza es claro). Leibniz expresa este punto de una manera lógica, argumentando que de cada proposición verdadera, el predicamento es contenido en el objeto. Esto concluye en la vista extrema que cada verdad es una verdad necesaria, una conclusión que Leibniz abraza, clamando que todo pasa en la manera que lo hace porque debe ser, y debe ser porque Dios ha escogido el mejor de los posibles mundos. Las cosas solamente pudieron haber sido diferentes si Dios hubiera escogido un mundo diferente posible.
Este punto de vista hace a la identidad personal una noción muy rígida. Julio César pudo no haber sido emperador de Roma. Negar esta proposición real sería tomar algo esencial de lo que hace al individuo ser lo que es.
Este punto de vista sigue naturalmente al concepto de mónada de Leibniz. Ha sido casi universalmente rechazada. Aún así, el trabajo de Leibniz levantó un completo importante y nuevo debate respecto al criterio de la identidad personal. Si no todas las propiedades de un individuo son esenciales a la identidad de una persona, ¿entonces cuáles son?
Filósofos han discutido sobre lo que constituye la identidad personal. Después de varios debates se llegó a la conclusión de que algún elemento de integridad psicológica parece ser necesaria al concepto de identidad personal. Pero hallar un criterio adecuado a la identidad psicológica ha probado ser tan elusiva como hallar un criterio de identidad personal. Este aspecto se mantiene vivo en la ética, metafísica y psicología.

 

CALCULO INTEGRAL Y DEFERENCIAL (((( APLICACIONES ))))

 

 

CALCULO INTEGRAL (Aplicaciones)

El calculo Integral se puede aplicar o mejor se puede usar para calcular areas entre curvas, volúmenes de sólidos, y el trabajo realizado por una fuerza variable. En este caso vamos a ser enfasis en el calculo de volumenes de solidos cilindricos y arandelas.
Al tratar de hallar el volumen de un solido, se presenta el mismo problema que al buscar áreas. Se tiene una idea intuitiva del significado de volumen pero aplicando el calculo veremos una definicion mas exacta.

Un caso en particular y sencillo es encontar el volumen de un solido cilindrico es decir un cilindro.

Definicion de Volumen:

Sea S un solido que se encuentra entre x=a y x=b. Si el area de la sección transversal de S en el plano Px, que pasa por x y es perpendicular al eje x, es A(x), done A es una funcion continua, entonces el volumen de S es:

Foto

 

Debemos tener en cuenta...

Cuando usamos la formula del volumen es importante recodar que A(x) es el area de de una sección tranversal móvil obtenida al cortar con un plano que contiene x y perpendicular al eje x.

 

 

CALCULO DEFERENCIAL ((( APLICACIONES ))))

 

 

 

Cálculo diferencial

El cálculo diferencial estudia los incrementos en las variables. Sean x e y dos variables relacionadas por la ecuación y =f(x), en donde la función f expresa la dependencia del valor de y con los valores de x. Por ejemplo, x puede ser tiempo ey la distancia recorrida por un objeto en movimiento en el tiempo x. Un pequeño incremento h en la x, de un valor x0 a x0 + h, produce un incremento k en la y que pasa de y0 = f(x0) a y0 + k = f(x0 + h), por lo que k = f(x0 + h) - f(x0). El cociente k/h representa el incremento medio de la y cuando la x varía de x0 a x0 + h. La gráfica de la función y = f(x) es una curva en el plano xy y k/h es la pendiente de la recta AB entre los puntos A = (x0,y0) y B = (x0 + h, y0 + k) en esta curva; esto se muestra en la figura 1, en donde h = AC y k = CB, así es que k/h es la tangente del ángulo BAC.

Si h tiende hacia 0, para un x0 fijo, entonces k/h se aproxima al cambio instantáneo de la y en x0; geométricamente, B se acerca a A a lo largo de la curva y = f(x), y la recta AB tiende hacia la tangente a la curva, AT, en el punto A. Por esto,k/h tiende hacia la pendiente de la tangente (y por tanto de la curva) en A. Así, se define la derivada f'(x0) de la funcióny = f(x) en x0 como el límite que toma k/h cuando h tiende hacia cero, lo que se escribe:



Este valor representa la magnitud de la variación de y y la pendiente de la curva en A. Cuando, por ejemplo, x es el tiempo e y es la distancia, la derivada representa la velocidad instantánea. Valores positivos, negativos y nulos de f'(x0) indican que f(x) crece, decrece o es estacionaria respectivamente en x0. La derivada de una función es a su vez otra función f'(x) de x, que a veces se escribe como dy/dx, df/dx o Df. Por ejemplo, si y = f(x) = x2 (parábola), entonces



por lo que k/h = 2x0 + h, que tiende hacia 2x0 cuando h tiende hacia 0. La pendiente de la curva cuando x = x0 es por tanto 2x0, y la derivada de f(x) = x2 es f'(x) = 2x. De manera similar, la derivada de xm es mxm-1 para una m constante. Las derivadas de las funciones más corrientes son bien conocidas (véase la tabla adjunta con algunos ejemplos).

Para calcular la derivada de una función, hay que tener en cuenta unos cuantos detalles: primero, se debe tomar una hmuy pequeña (positiva o negativa), pero siempre distinta de cero. Segundo, no toda función f tiene una derivada en todas las x0, pues k/h puede no tener un límite cuando h 0; por ejemplo, f(x) = |x| no tiene derivada en x0 = 0, pues k/hes 1 o -1 según que h > 0 o h < 0; geométricamente, la curva tiene un vértice (y por tanto no tiene tangente) en A = (0,0). Tercero, aunque la notación dy/dx sugiere el cociente de dos números dy y dx (que indican cambios infinitesimales en y y x) es en realidad un solo número, el límite de k/h cuando ambas cantidades tienden hacia cero.