из моментов, определяющих предмет, дан в самом уравнении, ибо аналитическое исследование может исходить лишь от данного а и от него переходить к прочим определениям предмета. Дано, например, не уравнение кривой поверхности а, или происходящего через ее вращение тела, или ее дуга, но лишь отношение абсциссы и ординаты в уравнении самой кривой линии. Переходы от таких определений к этому уравнению не составляют поэтому предмета дифференциального исчисления, найти такие отношения есть дело интегрального исчисления.
Но, далее, было уже показано, что дифференцирование уравнения с многими переменными величинами дает развитие степени или дифференциальные коэффициенты, не как уравнение, а только как отношение; задача состоит в том, чтобы в моментах предмета найти для этого отношения, которое есть производная функция, другое равное ему. Напротив, предмет интегрального исчисления есть самое отношение первоначальной к производной в этом случае данной функции, и задача состоит в том, чтобы выяснить значение искомой первоначальной функции в предмете данной производной или, правильнее, так как это значение, например, кривая поверхность или выпрямляемая, представляемая прямою кривая линия и т. п., уже высказано в задаче, в том, чтобы показать, что такое определение может быть найдено через некоторую первоначальную функцию, а также какой момент предмета должен быть принят для исходной (производной) функции.
Обычный метод, пользующийся представлением бесконечно малой разности, легко справляется с делом; для квадратуры кривой он принимает бесконечно малый прямоугольник, произведение ординаты на элемент, т. е. на бесконечно малую часть абсциссы, за трапецию, имеющую одною своею стороной бесконечно малую дугу, противоположную сказанной бесконечно малой части абсциссы; это произведение и интегрируется в том смысле, чтобы интеграл суммы бесконечно многих трапеций дал искомую поверхность, т. е. конечную величину ее элемента. Точно также он образует из бесконечно малой дуги и соответствующих ей ординаты и абсциссы прямоугольный треугольник, в котором квадрат этой дуги считается равным сумме квадратов обоих других бесконечно малых, интегрирование которых и дает конечную дугу.
Этот прием опирается, как на свое предположение, на то общее открытие, которое лежит в основе этой отрасли анализа, имеющее здесь тот смысл, что квадратура кривой, выпрямленная дуга и т. д. находятся к известной данной в уравнении кривой функции в отношении так наз. первоначальной функции к производной. Задача состоит в том, чтобы узнать, если известная часть математического предмета (напр., кривой линии) принимается за производную функцию, какая другая его часть выражается соответствующею первоначальною функциею. Известно, что если данная в уравнении кривой функция ординаты принимается за производную функцию, то соответственная ей первоначальная функция есть выражение величины отрезанной этою ординатою и кривою плоскости, что если принимается за производную функцию известное определение касательной, то первоначальная функция выражает величину соответствующей этому определению дуги и т. д.; но что эти отношения — одно первоначальной функции к производной, и другое величин двух частей или атрибутов математического предмета — образуют пропорцию, узнать и доказать этого не считает нужным тот метод, который пользуется бесконечно малыми и механическими действиями над ними. Является уже своеобразною заслугою остроумия нахождение вне уже известных результатов того, что некоторые и именно такие-то стороны математического предмета находятся в отношении первоначальной и производной функции.
Из этих обеих функций производная или, как она была определена, функция возвышения в степень, есть в интегральном исчислении данная; а первоначальная должна быть выведена из нее путем интегрирования. Но первая дана не непосредственно, равно как не дано для себя, какую часть математического предмета следует считать за производную функцию, дабы через приведение ее к первоначальной найти другую часть или определение требуемой задачею величины. Обычный — метод, который, как сказано, сейчас же представляет известные части предмета, как бесконечно малые, в форме производной функции, находимой через дифференцирование первоначально данного уравнения предмета (напр., при выпрямлении кривой бесконечно малые абсциссы и ординаты), но зато принимает такие части, которые можно привести в связь с предметом задачи (в примере дуги), представляемом так же, как бесконечно малый, установленную элементарною математикою, вследствие чего, если эти части известны, то определяется и та часть, величина которой есть искомое; так, для выпрямления кривой пользуются вышеуказанными тремя бесконечно малыми, соединяемыми в уравнение прямоугольного треугольника, для ее квадратуры — ординатою, соединяемою с бесконечно малыми абсциссою в произведение, причем поверхность совершенно арифметически считается произведением линий. Переход от таких так называемых элементов поверхности, дуги и т. п. к величине самих поверхностей, дуги и т. п., считается затем лишь восхождением от бесконечного выражения к конечному или суммою бесконечно многих элементов, из которых должна состоять искомая величина.
Можно поэтому сказать лишь поверхностно, что интегральное исчисление есть только обратная, но вообще более трудная проблема дифференциального исчисления; реальный же интерес интегрального исчисления направляется напротив исключительно на взаимное отношение первоначальной и производной функции в конкретных предметах.
Лагранж и в этой части исчисления приложил столь же мало старания к разрешению трудности проблемы простым способом, основанным на этих прямых предположениях. Для разъяснения сущности дела полезно привести небольшое число примеров с целью ближайшего ознакомления с его приемом. Он ставит себе задачею доказать для себя, что между частными определениями некоторого математического целого, напр., кривой линии, существует отношение первоначальной к производной функции. Но этого нельзя достигнуть в рассматриваемой области прямым путем, основанным на природе самого отношения, которое в математическом предмете приводит в связь кривые линии с прямыми, линейные протяжения и их функции с поверхностными протяжениями и их функциями и т. д., т. е. качественно различное: поэтому определение можно понимать, лишь как средину между бóльшим и меньшим. Тем самым мы вновь возвращаемся к форме приращения с + и —, и бодрое: développons вступает в свою силу; но уже ранее было указано, что приращения имеют здесь лишь арифметическое, конечное значение. Из соображения того условия, что искомая величина более, чем один легко находимый предел, и менее, чем другой, выводится, например, что функция ординаты есть первая производная функция функции плоскости.
Выпрямление прямых по способу Лагранжа, исходящего при этом от принципа Архимеда, представляет тот интерес, что оно обнаруживает нам перевод архимедова метода на язык нового анализа, что позволяет бросить взгляд на внутренний и истинный смысл механически производимого другим путем действия. Этот способ по необходимости аналогичен вышеуказанному способу; архимедов принцип, по которому дуга кривой более, чем соответствующая ей хорда, и менее, чем сумма двух касательных, проведенных к конечным точкам дуги, поскольку она заключена между этими двумя точками и точкою пересечения касательных, не дает прямого уравнения. Переводом этого архимедова основного определения в новую аналитическую форму служит изобретение такого выражения, которое должно быть для себя простым основным уравнением, так как эта форма ставит лишь требование движения в бесконечность между бóльшим и меньшим, постоянно сохраняющими определенную величину, каковой переход постоянно дает лишь новые большее и меньшее, хотя во все более тесных пределах. При помощи формализма бесконечно малых сейчас же получается уравнение dz=dx+dy. Изложение Лагранжа, исходящее от вышеуказанного основоположения, обнаруживает напротив, что величина дуги есть первоначальная функция некоторой производной функции, характеризующий которую член сам есть функция отношения производной функции к первоначальной функции ординаты.
Так как в способе Архимеда так же, как впоследствии в кеплеровом исследовании предметов стереометрии, выступает представление бесконечно малых, то это часто служило авторитетом для такого употребления этого представления, какое делается в дифференциальном исчислении, без принятия в соображение имеющих тут место своеобразия и различия. Бесконечно малое означает прежде всего отрицание определенного количества, как такового, т. е. так называемого конечного значения, законченной определенности, присущей определенному количеству, как таковому.
Также и в последующих знаменитых методах Валериуса, Кавальери и др., основанных на рассмотрении отношений геометрических предметов, то основное определение, по которому определенное пространство, как таковое, поставлено для этой цели в ряд с определениями, рассматриваемыми ближайшим образом, лишь как отношения, и они должны быть поэтому признаваемы за неимеющие величины (nicht-grosses). Ho тем самым не признается и не выдвигается то утвердительное, которое находится за просто отрицательным определением, и которое ранее оказалось, говоря отвлеченно, качественною определенностью величины, состоящею более определенным образом в степенном отношении; отчасти же, поскольку это отношение само опять-таки включает в себе множество ближе определенных отношений, как, например, степени и функции ее развития, то они вновь должны быть обоснованы на общем и отрицательном определении того же бесконечно малого и выведены из него. В вышеприведенном изложении Лагранжа найдено то определенное утвердительное, которое свойственно архимедову способу изложения задачи, а тем самым приведен в свои надлежащие пределы прием, коему было присуще движение в бесконечность. Величие нового изобретения для себя и его способность разрешать до того времени неразрешимые задачи, а ранее разрешимые разрешать более простым способом, должны быть приписаны исключительно открытию отношения первоначальной к производной функции и тех частей математического целого, которые состоят в таком отношении.
Приведенных соображений достаточно для того, чтобы выяснить то своеобразие в отношении величин, которое составляет предмет рассматриваемого ныне особого вида исчисления. Эти соображения можно было ограничить простыми задачами и способами их решения; и не соответствовало бы ни цели определения понятия, которое имелось здесь единственно в виду, ни силам автора обозреть весь объем т. наз. приложения дифференциального и интегрального исчисления и распространить индукцию, лежащую в основе указанного ею принципа, на все задачи и их решения. Но изложенное достаточно показало, что как каждому особому способу исчисления свойственна особая определенность или особое отношение величины к его предмету, и что как этот особый способ составляет сложение, умножение, возвышение в степень и извлечение корня, исчисление логарифмов и рядов и т. п., так то же справедливо о дифференциальном и интегральном исчислении; для того, что относится к этому исчислению, всего уместнее было бы название отношения степенной функции и функции ее развития или возвышения в степень, так как оно всего ближе к пониманию природы дела. Но как действие по другим отношениям величины, напр., сложение и т. п., также вообще употребляется при этом исчислении, так к нему применяются и логарифмы, отношения окружности и ряды в особенности для того, чтобы сделать удобнее выражение при потребных действиях вывода первоначальных из производных функций.
С формою ряда дифференциальное и интегральное исчисление вообще имеет ближайший общий интерес определения тех развиваемых функций, которые в рядах именуются коэффициентами членов; но между тем как интерес этого исчисления простирается лишь на отношение первоначальной функции к ближайшему коэффициенту ряда, ряд стремится найти сумму множества членов, расположенного по порядку степеней, с коим связаны эти коэффициенты. Бесконечное, присущее бесконечному ряду, неопределенное выражение отрицания определенного количества вообще, не имеет ничего общего с утвердительным определением, присущим бесконечному этого исчисления. Равным образом бесконечно малое, как приращение, посредством которого развитие принимает форму ряда,
