人妖 ts 0基础看懂微积分

发布日期:2024-11-29 19:32    点击次数:187

人妖 ts 0基础看懂微积分

微积分这三个字想必大家齐外传过,大部分东谈主齐认为它很奥妙,很“高冷”,草稿先生写这篇著述即是想让大家初步了解下微积分人妖 ts,知谈“哦,蓝本微积分即是这样回事”,减少对它的怯生生感。今天的这篇著述,保证让0基础的东谈主齐能看懂(看不懂就刷新一下

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)既然是科普文,就以进步学问为探讨了,有些所在可能就莫得那么严谨,请原谅

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参加正题,0基础齐能看懂的微积分

00 基础学问

诚然说是这样说的,但果然0基础确乎听不懂,是以草稿先生很贴心性准备了一些基础学问:

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附:两点笃定一条直线。

1^2+2^2+...+n^2=1/6 * [ n (n+1) (2n+1) ]

常数:在函数中固定不变的数

v-t图像:示意速率与时刻的关系

01 什么是微积分

我第一次见到这几个字是在《可怕的数学》里的某一册书看见的,其时傻乎乎得啥也不知谈,以为积分即是游戏里的得分,微分即是个访佛的东西

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其后才知谈它的信得过含义。最初大家要剖析,微分和积分是两个东西,不是一个东西。从字面兴趣上也能知谈,微分的能够兴趣即是把一个东西分开究诘这些小部分,积分的能够兴趣即是把许多小东西合到一齐(比如积木,日积月聚齐是这个兴趣),了解了这些就会愈加容易地统一微积分。

02 微分

既然它的名字是“微积分”而不是“积微分”,那咱们就从微分提及吧。要了解微分,最初需要知谈斜率和导数。

最初从斜率提及。斜率等闲点说即是歪斜进度(很等闲啊)。比如开车,这段路陡,歪斜进度就大;这段路平,歪斜进度就小。

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直线的斜率k,即是从直线一个点到另一个点的垂直距离(Δy)除以它们的水平距离(Δx),即

k=Δy/Δx.归并条直线上的k齐相似。

(淌若认为不好统一不错逸想买菜,买菜的时候一块钱1公斤,两块钱2公斤,五毛钱半公斤,无论买若干菜的价钱齐是一块钱1公斤)

直线的斜率是好求了,那弧线若何求?就比如第一张图上的弧线F(x),片刻快速高潮片刻冉冉高潮,更有甚者(比如第一张图的G(x)),尽然还玩起了着落,这就导致弧线每少量上的斜率不齐相似,看来咱们是无法求整条弧线的斜率了(因为不存在),那有莫得主张求一个点的斜率呢?谜底是,有的。

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咱们取弧线左边的许多点An,一个一个和A(x0,y0)连线,会发现所得直线越来越趋近于直线l,当An与A的距离无限小但不等于0(等于0的时候两点重合,少量无法笃定一条直线)的时候,就把AnA(直线l)叫作念弧线F(x)的切线(在这个图的情况下,淌若从右边初始使也有相似的收敛)对于点A的切线在A隔壁只与弧线交于A点。

切线是当An与A两点之间距离无限小的时候笃定的直线。作为一条直线,它也有它的斜率k=Δy/Δx.(只不外Δx和Δy齐接近0,但它们的比值却越来越接近一个固定的数,这个固定的数即是该点切线的斜率)

这是莱布尼茨的究诘效果,他把Δx和Δy重新取名为dx和dy,把它们称为微分,就获得了切线的斜率为k=dy/dx.

淌若听到这儿你还认为相比淘气,那么恭喜你人妖 ts,微分部分的执行,即是这些。

有了这个公式,东谈主们就初始究诘起弧线各点的斜率了,比如一个很常见的函数y=x^2,东谈主们就究诘出来函数在点(1,1)处的斜率是2,在点(2,4)处的斜率是4,……然而有莫得一种主张把这条弧线上扫数点的切线斜率齐示意出来呢?

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经过数学家的不休死力探索,终末还就真找到了不错示意弧线斜率的器具:导数。导数的兴趣即是示意弧线在某少量时的斜率,比如上头这个函数的导数即是y'=2x.(带进去上头的数试一试不错发现是猖獗的)求导数(求导)有非常的运算措施,基本上不错把扫数函数的导数齐算出来(甚而是像y=x^11+4x+5.14/x +2.5^x这样的或者更复杂的函数)。(求导是一个运算,打'示意导数)

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(C,a,μ齐是常数)

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在这张表内部别的齐无须看,就看崎岖两个(1)就行了,一个常数函数(比如y=1)的导数是0,把它和其他函数相加,新函数的导数与原函数相通(其实即是把原函数崎岖平移了几格,切线斜率照旧不变的)是以,加减常数不会影响导数。

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03 积分

接下来让咱们望望咱们的另一大主角——积分,先引入一个场景:求含有弧线的图形的面积。从小学咱们就初始学习圆等含弧线图形的面积,然而对于圆之外的图形来说,如何求它们的面积形成了一浩劫题(阿基米德就还是念念考过这种问题),而处置这种辛勤的形势即是积分。

底下咱们举一个例子:求x=0,x=1,y=0,y=x^2围成的图形的面积:(图形和四分之一圆不同)

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如何求这块图形的面积呢?咱们不错用分割法来求解:把图形在0到1之间分红n等份,在0到1的n瓜分点A1,A2,……,An上作念垂直于x轴的垂线与y=x^2交于B1,B2,……,Bn,再构造许多长方形,终末把扫数长方形的面积加到一齐就近似于这个图形的面积:

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S曲≈S1+S2+S3+S4.然而显著这些长方形的面积和与S还差许多,那就让咱们进一步细分:

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此时S1+S2+S3+S4+S5+S6+S7+S8+S9就愈加接近于S了,淌若进一步细分,还会愈加接近。当n趋近于无限大时(即分的非常非常细时),扫数长方形的面积和就可视作等于S.此时用数学措施进行演算就可获得S1+S2+...+Sn=1/3.(具体历程如下,望望就行)

S1+S2+...+Sn=1/n * (1/n)^2 + 1/n * (2/n)^2 + ... + 1/n * (n-1 / n)^2

=1/n * [ (1/n)^2 + ... + (n-1 / n)^2]

=1/ n^3  *[1^2+2^2+...+(n-1)^2]

=1/ n^3 * [n*(n-1)*(2n-1)/6] //用了起原的公式

=2 n^3 / 6 n^3  -  3 n^2 / 6  * n^3  +  n/6 * n^3

=1/3- 1/2n + 1/6 n^2.

≈1/3 //因为n无限大,是以访佛于 1/n 的式子齐趋近于0

这即是用积分法求解含弧线图形的面积(天然期骗也不单局限在这里,一些其他的问题也能用积分作念)。为了便捷,还出生出了定积分的标识:

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干系词微分和积分之间有什么关系呢?它们为什么最终会走到一齐呢?

04 微积分

最初咱们要纪念一下导数。在导数那处咱们说过求导有一个逆运算,即是求原函数。

什么叫求原函数呢?比如我给你一个函数y=x^2,你当今不错很快说出它的导数是y'=2x,但淌若我说一个函数的导函数是y'=2x,那你能很快求出这个函数(原函数)吗?就怕不是这样容易。事实上这个函数是且仅是y=x^2+C(C是常数,不会影响导数)这一历程即是求导的逆运算——求原函数,也被称为不定积分。不定积分有什么兴趣呢?络续往下看。

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警报!!!物理来袭!!!

拿物理举一个例子。咱们画一段通顺的v-t图像:

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略微用少量物理学问就不错获得,中间围起来的玄色部分面积即是物体通顺的路程(准确说是位移)。对速率函数v(t)进行积分不错获得路程值s,对s(t)进行求导也不错获得v(t),这就证据,对v(t)求原函数就不错获得路程值s!

此时,已知f(x)咱们有两种措施不错求出F(x):一种是求定积分(即之前算面积那一块的执行),一种是求原函数↑。证据这些,牛顿和莱布尼茨诀别得出了归并个公式,也即是微积分基本定理(牛顿——莱布尼茨公式):

函数f(x)在a到b之间谀媚(也即是莫得下图这种情况,这里弧线在x=1处断掉了)

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且存在F(x),则:

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咱们不错验算一下前边的阿谁例子:用定积分作念得出S=1/3,用不定积分作念得出F=x^3 / 3 +C(不要问我为什么,问即是不定积分表),F(1)-F(0)=(1/3+C) - (0+C)=1/3.

这即是微积分的中枢念念想。恰是有了这个公式,数学家们才得以借助它大杀四方。

注:扫数这个词微积分顶用到了许屡次“无限小但不等于0”这个观念,它有些时候不成手脚0(这样就不错作除数),有些时候不错手脚0(加减法的时候就不错约掉),这个矛盾的阵势要讲明很浮泛(要用极限),况兼很难统一,不安妥咱们进步学问的初志,是以草稿先生就不写了(有更系统的著述具体教会这少量)

微积分能够浅谈杀青,但大家有莫得想一个问题,那即是咱们为什么要学微积分,草稿先生为什么要花4个多小时写这篇3000多字的著述?外出买菜用不上,中考高考也不考(敢用就扣分)。然而草稿先生但愿大家看完这篇著述之后,对数学能有一个新的意识:数学不单是有一堆败兴的,看不懂的标识,也有壮不雅的逻辑之好意思。数学最天际有天的即是它严实的逻辑。当数学家们发现求导和求原函数互为逆运算,牛顿和莱布尼茨发现微积分基本定理,无限小的问题终于获得处置时,我坚信,他们齐是自爱且风景的。大部分东谈主无法隐忍数学臆测带给他们的疾苦,但那些信得过可爱数学的东谈主,他们全齐能够看到数学的内在好意思和期骗之广。

回到起原,到底是什么随机事件让我发现了这本书。上个月月考草稿先生物理没考好,草稿妈站在书架前一边嘚嘚一边翻哪些物理题不错作念人妖 ts,干系词眼尖的草稿先生却看到这本《微积分初步》,物理于我而言不是云里即是雾里,哪荒芜学好玩,于是趁草稿妈不戒备就把这本书带到了学校。终末我想说的是看在这篇3600多字的著述,她应该不会……,我保证我会好勤学物理的,诚然压强浮力果然有点烦。

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