說微積分是圍繞著“極限”展開的,。 這種說法不準(zhǔn)確。 微積分真正的核心思想,,當(dāng)然也是數(shù)學(xué)的核心思想,,是:
而這一切,,跟一個叫作“極限”的東西有關(guān),。 什么是極限? 首先我們想一想函數(shù)曲線在某點處切線的斜率問題,。這個在中學(xué)里是做不來的,。我們會的是,找到過兩個點的直線的斜率,,而切線只過一個點,。 微積分里是這樣解決這個問題的。 我們?nèi)匀豢催^兩個點的直線斜率,,要求其中一點是切線過的那個點,,第二點則放在曲線上,只是,,要和第一個點很近,。 這樣,起碼我們得到了一個切線斜率的近似值,。 這里的指導(dǎo)思想,,是將做不到的事情,變成可以做的事,,即使不那么完美,。 但是,如果故事僅止步于此,,那就沒有必要開設(shè)微積分了,,在中學(xué)就會了,。 接下來,我們要做的事情,,就是去追求“完美”,。 我們讓兩個點不斷接近,直至成為一個點,,可以想象,,原先過兩個點的割線,最終會變成那個我們要找的切線,。 割線變切線 同時,,割線斜率的表達式在兩個點最終合攏成一個點之后,將最終達到一個值——切線的斜率,。用數(shù)學(xué)的語言描述,,設(shè)函數(shù)為f(x),兩個點的距離是h,,則切線在點x處的斜率可以寫成一個極限: 如果這個極限可以計算的話,,我們就可以求切線斜率了! 答案是:可以計算,。 目前為止,,我們把不能計算的,變成了可以計算的,。 但故事到這里才剛剛開始。因為,,這樣的計算一般來說,,非常復(fù)雜。 不過,,我們的指導(dǎo)思想還有一條:可以想辦法把復(fù)雜的事情,,化成簡單的事情來做。 所以,,微積分接下來的事,,就是怎么去簡便的計算極限了。 更準(zhǔn)確地講,,就是我們?nèi)绾斡脴O限去算微分,,算積分等等。 微分,,定積分,,泰勒級數(shù) 對于微分(導(dǎo)數(shù))和積分,我們須找出計算的簡便而系統(tǒng)的方法,,不然其極限將非常難以計算,。尤其是定積分的計算,,我們發(fā)現(xiàn)一個巧妙的方法,使得其關(guān)鍵步驟是微分的逆運算,,這讓我們對于定積分的計算問題,,解決了大半。而對于級數(shù),,主要是判斷其收斂性的方法,。(級數(shù)不需要算極限,只是需要算導(dǎo)數(shù),。) 最后,,要理解微積分,你要知道微分,,積分,,級數(shù)都是干嘛的: 微分是計算函數(shù)值的瞬時變化率;積分可以算面積,,體積,,曲線長度等等;級數(shù)則是把函數(shù)寫成一個無限項數(shù)的“多項式”或“三角函數(shù)”的組合形式,,以便于函數(shù)的近似或分析,。 如果這些你都理解了,可以說,,你基本搞懂了微積分,。 最后補充一下,微積分的工具,,還可以從一個自變量的函數(shù)擴展到多個自變量的函數(shù),。比較類似,但內(nèi)容更加的豐富,。(多元函數(shù)的微積分需要一個學(xué)期甚至以上的時間來探討,。) |
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