isaac newton

64
Isaac Newton In Mathematics

Upload: reshop-nanda

Post on 27-May-2015

962 views

Category:

Education


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: Isaac newton

Isaac Newton In

Mathematics

Page 2: Isaac newton

Sir Isaac Newton  was an English physicist,  mathematician, astronomer, natural philosopher, alchemist, and theologian, who has been considered by many to be the greatest and most influential scientist who ever lived.

Newton described universal gravitation and the three laws of motion, which dominated the scientific view of the physical universe for the next three centuries.

Page 3: Isaac newton

Early life

Isaac Newton was born on what is retroactively considered 4 January 1643  at Woolsthorpe Manor in Woolsthorpe-by-Colsterworth, a hamlet in the county of Lincolnshire. 

At the time of Newton's birth, England had not adopted the Gregorian calendar and therefore his date of birth was recorded as Christmas Day, 25 December 1642. 

Newton was born three months after the death of his father, a prosperous farmer also named Isaac Newton.

Page 4: Isaac newton

Education Newton was educated at The King's School, Grantham , and in 

October 1659 he was removed from school.

In June 1661, he was admitted to Trinity College, Cambridge as a sizar – a sort of work-study role.

In 1665, he discovered the generalized binomial theorem and began to develop a mathematical theory that later became infinitesimal calculus.

Soon after Newton had obtained his degree in August 1665, the university temporarily closed as a precaution against the Great Plague.

Page 5: Isaac newton

Education

Newton received a bachelor’s degree at Trinity College, Cambridge in 1665

The next two years Newton returned home where he came up with most of his discoveries.

He returned to Trinity College in 1667, where he became a professor of mathematics in 1669.

Page 6: Isaac newton

School where the Netwon got education

King school Trinity College

Page 7: Isaac newton

Middle years

Newton's work has been said "to distinctly advance every branch of mathematics then studied".

His work on the subject usually referred to as fluxions or calculus, seen in a manuscript of October 1666, is now published among Newton's mathematical papers.

Page 8: Isaac newton

Isaac Netwon contribution in

mathematics field

Page 9: Isaac newton

Topics We Are Going To See InNetwon Discoveries Are :

Calculus Tangent Maxima and minima Netwon polynomial Integral

Page 10: Isaac newton

calculus

Page 11: Isaac newton

Mathematics ( calculus )

Calculus was invented by sir Isaac Newton

Isaac Newton developed the use of calculus in his laws of motion and gravitation.

Page 12: Isaac newton

Calculus

Calculus is a branch of mathematics focused on limits, functions, derivatives, integrals, and infinite series.

This subject constitutes a major part of modern mathematics education.

It has two major branches, differential calculus and integral calculus, which are related by the fundamental theorem of calculus.

Calculus is the study of change, in the same way that geometry is the study of shape and algebra is the study of operations and their application to solving equations. 

Page 13: Isaac newton

calculus

Calculus has historically been called "the calculus of infinitesimals", or "infinitesimal calculus".

 More generally, calculus refers to any method or system of calculation guided by the symbolic manipulation of expressions. 

Some examples of other well-known calculi are propositional calculus, variational calculus, lambda calculus,  pi calculus, and join calculus.

Page 14: Isaac newton

Calculus

A course in calculus is a gateway to other, more advanced courses in mathematics devoted to the study of functions and limits, broadly called mathematical analysis. 

Calculus has widespread applications in science, economics, and engineering and can solve many problems for which algebra alone is insufficient.

Page 15: Isaac newton

calculus book

Page 16: Isaac newton

Ancient calculus The ancient period introduced some of the ideas that led to 

integral calculus, but does not seem to have developed these ideas in a rigorous and systematic way.

Calculations of volumes and areas, one goal of integral calculus, can be found in the Egyptian Moscow papyrus (c. 1820 BC), but the formulas are mere instructions, with no indication as to method, and some of them are wrong. From the age of Greek mathematics, Eudoxus (c. 408−355 BC) used the method of exhaustion, which prefigures the concept of the limit, to calculate areas and volumes, while Archimedes (c. 287−212 BC) developed this idea further, inventing heuristics which resembles the methods of integral calculus.

Page 17: Isaac newton

Ancient calculus

The method of exhaustion was later reinvented in China by Liu Hui in the 3rd century AD in order to find the area of a circle.

 In the 5th century AD, Zu Chongzhi established a method that would later be called Cavalieri's principle to find the volume of a sphere.

Page 18: Isaac newton

Birth of calculus written by Newton

Page 19: Isaac newton

Medieval calculus

In the 14th Century Indian mathematician Madhava of Sangamagrama and the Kerala school of astronomy and mathematics stated many components of calculus such as the Taylor series, infinite series approximations, an integral test for convergence, early forms of differentiation, term by term integration, iterative methods for solutions of non-linear equations, and the theory that the area under a curve is its integral.

 Some consider the Yuktibhāṣā to be the first text on calculus.

Page 20: Isaac newton

Modern calculus

In Europe, the foundational work was a treatise due to Bonaventura Cavalieri, who argued that volumes and areas should be computed as the sums of the volumes and areas of infinitesimally thin cross-sections. 

The ideas were similar to Archimedes' in The Method, but this treatise was lost until the early part of the twentieth century. 

Cavalieri's work was not well respected since his methods could lead to erroneous results, and the infinitesimal quantities he introduced were disreputable at first.

Page 21: Isaac newton

Modern calculus

Leibniz and Newton are usually both credited with the invention of calculus. 

Newton was the first to apply calculus to general physics and Leibniz developed much of the notation used in calculus today.

The basic insights that both Newton and Leibniz provided were the laws of differentiation and integration, second and higher derivatives, and the notion of an approximating polynomial series.

 By Newton's time, the fundamental theorem of calculus was known.

Page 22: Isaac newton

Modern calculus When Newton and Leibniz first published their results, there was 

great controversy over which mathematician (and therefore which country) deserved credit.

 Newton derived his results first, but Leibniz published first. 

Newton claimed Leibniz stole ideas from his unpublished notes, which Newton had shared with a few members of the Royal Society. This controversy divided English-speaking mathematicians from continental mathematicians for many years, to the detriment of English mathematics.

 A careful examination of the papers of Leibniz and Newton shows that they arrived at their results independently, with Leibniz starting first with integration and Newton with differentiation.

 Today, both Newton and Leibniz are given credit for developing calculus independently. 

It is Leibniz, however, who gave the new discipline its name. Newton called his calculus "the science of fluxions".

Page 23: Isaac newton

Modern calculus

Since the time of Leibniz and Newton, many mathematicians have contributed to the continuing development of calculus. 

One of the first and most complete works on finite and infinitesimal analysis was written in 1748 by Maria Gaetana Agnesi

Page 24: Isaac newton

Calculus was invented by :

Sir Isaac Newton portrait

Page 25: Isaac newton

Significance

While some of the ideas of calculus had been developed earlier in Egypt, Greece, China, India, Iraq, Persia, and Japan, the modern use of calculus began in Europe, during the 17th century, when Isaac Newton and Gottfried Wilhelm Leibniz built on the work of earlier mathematicians to introduce its basic principles.

 The development of calculus was built on earlier concepts of instantaneous motion and area underneath curves.

Page 26: Isaac newton

PrinciplesLimits and infinitesimals

In the 19th century, infinitesimals were replaced by limits. Limits describe the value of a function at a certain input in terms of its values at nearby input. 

They capture small-scale behavior, just like infinitesimals, but use the ordinary real number system. In this treatment, calculus is a collection of techniques for manipulating certain limits. 

Infinitesimals get replaced by very small numbers, and the infinitely small behavior of the function is found by taking the limiting behavior for smaller and smaller numbers. 

Limits are the easiest way to provide rigorous foundations for calculus, and for this reason they are the standard approach.

Page 27: Isaac newton

Differential calculus

differential calculus is a subfield of calculus concerned with the study of the rates at which quantities change. It is one of the two traditional divisions of calculus, the other being integral calculus.

The graph of a function, drawn in black, and a tangent line to that function, drawn in red. The slope of the tangent line equals the derivative of the function at the marked point.

Page 28: Isaac newton

Differential calculus

The primary objects of study in differential calculus are the derivative of a function, related notions such as the differential, and their applications.

 The derivative of a function at a chosen input value describes the rate of change of the function near that input value. The process of finding a derivative is called differentiation. 

Geometrically, the derivative at a point equals the slope of the tangent line to the graph of the function at that point. For a real-valued function of a single real variable, the derivative of a function at a point generally determines the best linear approximation to the function at that point.

Page 29: Isaac newton

Differential calculus

Page 30: Isaac newton

Leibniz's notation

In calculus, Leibniz's notation, named in honor of the 17th-century German philosopher and mathematician Gottfried Wilhelm Leibniz, uses the symbols dx and dy to represent "infinitely small" (or infinitesimal) increments of x and y, just as Δx and Δy represent finite increments of x and y.

Page 31: Isaac newton

Integral calculus

Integral calculus is the study of the definitions, properties, and applications of two related concepts, the indefinite integral and the definite integral.

 The process of finding the value of an integral is called integration.

 In technical language, integral calculus studies two related linear operators.

Page 32: Isaac newton

Integral calculus Diagram

Page 33: Isaac newton

Fundamental theorem

The fundamental theorem of calculus states that differentiation and integration are inverse operations. 

More precisely, it relates the values of antiderivatives to definite integrals.

 Because it is usually easier to compute an antiderivative than to apply the definition of a definite integral, the Fundamental Theorem of Calculus provides a practical way of computing definite integrals.

 It can also be interpreted as a precise statement of the fact that differentiation is the inverse of integration.

Page 34: Isaac newton

Tangent

Page 35: Isaac newton

Tangent

In geometry, the tangent line (or simply the tangent) to a plane curve at a given point is the straight line that "just touches" the curve at that point—that is, coincides with the curve at that point without crossing to the other side of the curve. 

More precisely, a straight line is said to be a tangent of a curve y = f(x) at a point x = c on the curve if the line passes through the point(c, f(c)) on the curve and has slope f'(c) where f' is the derivative of f.

 A similar definition applies to space curves and curves in n-dimensional Euclidean space.

Page 36: Isaac newton

Tangent Diagram

Tangent                   Tangent                    Tangentgraph                         circle                        line   

Page 37: Isaac newton

Maxima and

minima

Page 38: Isaac newton

Maxima and minima

the maximum and minimum of a function, known collectively as extrema are the largest and smallest value that the function takes at a point either within a given neighborhood or on the function domain in its entirety

More generally, the maximum and minimum of a set are the greatest and least element in the set. Unbounded infinite sets such as the set of real numbers have no minimum and maximum.

Page 39: Isaac newton

Maxima and minima waves

Page 40: Isaac newton

Newton polynomial

Page 41: Isaac newton

Netwon polynomial

In the mathematical field of numerical analysis, a Newton polynomial, named after its inventor Isaac Newton, is the interpolation polynomial for a given set of data points in the Newton form.

 The Newton polynomial is sometimes called Newton's divided differences interpolation polynomial because the coefficients of the polynomial are calculated using divided differences.

For any given set of data points, there is only one polynomial (of least possible degree) that passes through all of them. Thus, it is more appropriate to speak of "the Newton form of the interpolation polynomial" rather than of "the Newton interpolation polynomial".

 Like the Lagrange form, it is merely another way to write the same polynomial.

Page 42: Isaac newton

Significance o Netwon polynomial

Newton's formula is of interest because it is the straightforward rate of change of its rate of change, etc. at one particular x value. 

Newton's formula is Taylor's polynomial based on finite differences instead of instantaneous rates of change.

Page 43: Isaac newton

integral

Page 44: Isaac newton

Integral

Integration is an important concept in mathematics and, together with its inverse, differentiation, is one of the two main operations in calculus. 

Given a function f of a real variable x and an interval [a, b] of the real line, the definite integral

     is defined informally to be the area of the region in the xy-plane bounded by the graph of f, the x-axis, and the vertical lines x = a and x = b, such that areas above the axis add to the total, and the area below the x axis subtract from the total.

Page 45: Isaac newton

Approximations to integral

Page 46: Isaac newton

Formal definitions

There are many ways of formally defining an integral, not all of which are equivalent. 

The differences exist mostly to deal with differing special cases which may not be integrable under other definitions, but also occasionally for pedagogical reasons.

 The most commonly used definitions of integral are Riemann integrals and Lévesque integrals.

Page 47: Isaac newton

Improper integrals

A "proper" Riemann integral assumes the integrand is defined and finite on a closed and bounded interval, bracketed by the limits of integration.

 An improper integral occurs when one or more of these conditions is not satisfied.

 In some cases such integrals may be defined by considering the limit of a sequence of proper Riemann integrals on progressively larger intervals.

Page 48: Isaac newton

Improper integrals

Page 49: Isaac newton

Multiple integration

The multiple integral is a type of definite integral extended to functions of more than one real variable, for example, ƒ(x, y) or ƒ(x, y, z). 

Integrals of a function of two variables over a region in ℝ2 are called double integrals.

Page 50: Isaac newton

Multiple integration diagram

Page 51: Isaac newton

Line integrals

The concept of an integral can be extended to more general domains of integration, such as curved lines and surfaces.

 Such integrals are known as line integrals and surface integrals respectively.

 These have important applications in physics, as when dealing with vector fields.

A line integral (sometimes called a path integral) is an integral where the function to be integrated is evaluated along a curve.

 Various different line integrals are in use. In the case of a closed curve it is also called a contour integral.

Page 52: Isaac newton

Line integrals

Page 53: Isaac newton

Surface integrals

A surface integral is a definite integral taken over a surface (which may be a curved set in space); it can be thought of as the double integral analog of the line integral. 

The function to be integrated may be a scalar field or a vector field. The value of the surface integral is the sum of the field at all points on the surface. 

This can be achieved by splitting the surface into surface elements, which provide the partitioning for Riemann sums.

Page 54: Isaac newton

Surface integrals

Page 55: Isaac newton

Integrals of differential forms

A differential form is a mathematical concept in the fields of multivariable calculus, differential topology and tensors.

 The modern notation for the differential form, as well as the idea of the differential forms as being the wedge products of exterior derivatives forming an exterior algebra, was introduced by Élie Cartan.

Page 56: Isaac newton

Later life In the 1690s, Newton wrote a number of religious tracts dealing with the literal 

interpretation of the Bible.

 Henry Moore's belief in the Universe and rejection of Cartesian dualism may have influenced Newton's religious ideas. A manuscript he sent to John Locke in which he disputed the existence of the Trinity was never published.

Later works – The Chronology of Ancient Kingdoms Amended (1728) and Observations Upon the Prophecies of Daniel and the Apocalypse of St. John (1733) – were published after his death.

 He also devoted a great deal of time to alchemy (see above).

Newton was also a member of the Parliament of England from 1689 to 1690 and in 1701, but according to some accounts his only comments were to complain about a cold draught in the chamber and request that the window be closed.

Page 57: Isaac newton

Netwon photo in older age

Page 58: Isaac newton

Netwon dead

Newton died in his sleep in London on 31 March 1727  and was buried in Westminster Abbey. 

Newton, a bachelor, had divested much of his estate to relatives during his last years, and died intestate.

 After his death, Newton's hair was examined and found to contain mercury, probably resulting from his alchemical pursuits. Mercury poisoning could explain Newton's eccentricity in late life.

Page 59: Isaac newton

After deathFame

French mathematician Joseph-Louis Lagrange often said that Newton was the greatest genius who ever lived, and once added that Newton was also "the most fortunate, for we cannot find more than once a system of the world to establish." English poet Alexander Pope was moved by Newton's accomplishments to write the famous epitaph:

Nature and nature's laws lay hid in night;God said "Let Newton be" and all was light.

Newton himself had been rather more modest of his own achievements, famously writing in a letter to Robert Hooke in February 1676:

If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.

Page 60: Isaac newton

Commemorations

Newton's monument (1731) can be seen in Westminster Abbey, at the north of the entrance to the choir against the choir screen, near his tomb.

 It was executed by the sculptor Michael Rysbrack(1694–1770) in white and grey marble with design by the architect William Kent.

 The monument features a figure of Newton reclining on top of a sarcophagus, his right elbow resting on several of his great books and his left hand pointing to a scroll with a mathematical design.

 Above him is a pyramid and a celestial globe showing the signs of the Zodiac and the path of the comet of 1680. 

A relief panel depicts putti using instruments such as a telescope and prism.[71] The Latin inscription on the base translates as:

Page 61: Isaac newton

Commemorations

Here is buried Isaac Newton, Knight, who by a strength of mind almost divine, and mathematical principles peculiarly his own, explored the course and figures of the planets, the paths of comets, the tides of the sea, the dissimilarities in rays of light, and, what no other scholar has previously imagined, the properties of the colours thus produced.

 Diligent, sagacious and faithful, in his expositions of nature, antiquity and the holy Scriptures, he vindicated by his philosophy the majesty of God mighty and good, and expressed the simplicity of the Gospel in his manners.

Page 62: Isaac newton

Netwon monument and Newton stamp

Page 63: Isaac newton

THANK YOU FOR WATCHING

Page 64: Isaac newton

DONE BY :RESHOP NANDA. PJEEVANANTHAM. DVIJAY DEVA. VPRITHIVI. KJASEEMA YASMIN. SISHWARIYA. ALOHITHA. R