Cabang matematika yang disebut kalkulus berasal dari penggambaran sifat fisik dasar alam semesta kita, seperti gerakan planet, dan molekul. Kalkulus mendekati jalur objek yang bergerak sebagai kurva, atau fungsi, dan kemudian menentukan nilai fungsi ini untuk menghitung laju perubahan, luas, atau volumenya. Pada abad ke-18, Sir Isaac Newton dan Gottfried Leibniz secara bersamaan, namun secara terpisah, menjelaskan kalkulus untuk membantu memecahkan masalah dalam fisika. Dua pembagian kalkulus, diferensial dan integral, dapat memecahkan masalah seperti kecepatan benda yang bergerak pada saat tertentu, atau luas permukaan benda kompleks seperti kap lampu.
Semua kalkulus bergantung pada prinsip dasar bahwa Anda selalu dapat menggunakan perkiraan peningkatan akurasi untuk menemukan jawaban yang tepat. Misalnya, Anda dapat memperkirakan kurva dengan serangkaian garis lurus: semakin pendek garisnya, semakin mirip dengan kurva. Anda juga dapat memperkirakan benda padat berbentuk bola dengan serangkaian kubus, yang semakin lama semakin kecil dengan setiap iterasi, yang pas di dalam bola. Dengan menggunakan kalkulus, Anda dapat menentukan bahwa aproksimasi cenderung ke arah hasil akhir yang tepat, yang disebut limit, hingga Anda menggambarkan dan mereproduksi kurva, permukaan, atau benda padat secara akurat.
Kalkulus diferensial menjelaskan metode di mana, dengan diberikan suatu fungsi, Anda dapat menemukan tingkat perubahan fungsi yang terkait, yang disebut “turunan”. Fungsi tersebut harus menggambarkan sistem yang terus berubah, seperti variasi suhu sepanjang hari atau kecepatan planet mengelilingi bintang selama satu putaran. Turunan dari fungsi-fungsi tersebut akan memberi Anda laju perubahan suhu dan percepatan planet, masing-masing.
Kalkulus integral seperti kebalikan dari kalkulus diferensial. Mengingat laju perubahan dalam suatu sistem, Anda dapat menemukan nilai yang diberikan yang menggambarkan input sistem. Dengan kata lain, dengan turunan, seperti percepatan, Anda dapat menggunakan integrasi untuk menemukan fungsi aslinya, seperti kecepatan. Selain itu, Anda menggunakan integrasi untuk menghitung nilai seperti luas di bawah kurva, luas permukaan, atau volume benda padat. Sekali lagi, ini mungkin karena Anda mulai dengan memperkirakan area dengan rangkaian persegi panjang, dan membuat tebakan Anda semakin akurat dengan mempelajari limitnya. Batas, atau angka yang cenderung mendekati perkiraan, akan memberi Anda luas permukaan yang tepat.