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什么叫微積分?請用生活中通俗易懂的語言描述!謝謝?

 kanglanlan 2019-08-31

不請自來,我來回答這個問題。

微積分是《高等數(shù)學》主要部分,主要涉及極限、導數(shù)、微分、積分等幾個重要概念及相關的知識,目前高中階段也都有接觸。要想解釋這幾個概念,首先必須先了解極限的概念。因為導數(shù)、定積分的概念都是建立在極限思想的基礎上的。高等數(shù)學的研究對象是函數(shù),即因變量隨著自變量的變化而變化,這里會涉及到變化的趨勢(極限)、變化快慢(導數(shù))、變化程度(微分)等問題,下面的概念僅從通俗易懂的角度給出。

一、極限

1、極限的定義

極限的概念可概括為“兩個無限接近“,即

當自變量無限的接近某個數(shù)值時(可以是無窮),函數(shù)值無限接近某個確定的常數(shù),那么這個確定的常數(shù)就是函數(shù)在這種趨近方式下的極限。

這里不再給出高等數(shù)學中嚴謹?shù)臉O限的定義,嚴謹?shù)臄?shù)學上的定義比較抽象,有興趣的可以翻看《高等數(shù)學》課本。

2、極限思想的理解

極限的概念也可以從下面的詩句中意會。孤帆遠影碧空盡,唯見長江天際流。

——可理解為當距離x無限遠的時候,帆船消失不見,即極限為0.

《莊子.天下篇》——一尺之棰,日截其半,萬世不竭。這句話中也蘊含著極限的思想。

劉徽的“ 割圓術 ”求圓周率的方法:

“割之彌細,所失彌少,割之又割,以至于不割,則與圓周合體而無所失矣”

劉徽的“ 割圓術 ”包含了用已知逼近未知 , 用近似逼近精確的重要極限思想。

二、導數(shù)

導數(shù)就是”變化率“,即函數(shù)相對于自變量的變化快慢程度, 如物體的瞬時速度、曲線的切線斜率。

在自然科學和工程技術領域,導數(shù)的應用非常廣泛,如電流強度、線密度、以及所有優(yōu)化問題都需要利用導數(shù)來計算。

三、微分

微分和導數(shù)有密切的聯(lián)系,對于一元函數(shù)可導和可微是等價關系,在數(shù)學表達式上有dy=f'(x)dx,但兩個概念有本質的區(qū)別,以路程和速度為例,路程的導數(shù)就是瞬時速度,單位是m/s或者km/h,但路程的微分可以理解為單位時間內走的距離,單位是m或者km。

微分是函數(shù)改變量的線性函數(shù),因為函數(shù)該變量的精確值計算往往是較繁瑣的,因此可由微分dy近似代替函數(shù)的改變量。

舉個最簡單的例子,微分就是切片面包中的一片,但這一片的厚度是非常非常的薄。

四、積分

嚴格上積分分為定積分和不定積分,其中不定積分和微分互為逆運算,定積分和不定積分的關系由牛頓萊布尼茲公式給出,我們通常應用的積分是指定積分。

定積分是處理不均勻量”求和“的有力工具,比如下面曲面梯形的面積,可通過分割、近似、求和、取極限四步來求出,而且求出的是曲邊梯形的精確面積。所以積分的本質就是求和,定積分的主要思想是”以直代曲“”以常代變“。凡是涉及到”不規(guī)則的“”彎曲的“、”不均勻的“量的相關計算都可以用定積分來解決。

和上面的例子對應,積分就是已知一片切片面包的體積,現(xiàn)在讓你求整個面包的總的體積。

總之,高等數(shù)學的這些概念都是非常抽象的,在本科以上《高等數(shù)學》課本上都有嚴謹?shù)臄?shù)學定義,但由于高度抽象,使得很難直觀的去理解,這里給出了簡單的解釋,希望能幫到大家。

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