微積分
數(shù)學有一門分類,是比較有趣的,那就是微積分。
微積分從概念上來講是比較通俗易懂的。它就是講一個函數(shù)對 x 軸的投影面積,進行切割,如按 x/n 切割,n極大,x/n 就極小,y為高。這個小方塊就叫微分。
把這些小方塊累計起來,就是積分。
我們知道有一些很復雜的函數(shù)圖像,比如曲線,不知道怎么算它的投影面積,通過上訴概念,就能找到一個貌似可以進行下去的方案。
但是實際操作起來很難。第一個難點是究竟微分多細,誤差才能達到極小,小到我們不在乎?第二個,因為小方塊大小不一致(高度差異),難道我們要一個一個算出來,然后累計起來,這也太痛苦了吧,只能交給計算機來做了,根本就不是人類能做的事情。
解決第一個的概念是極限。從極限引出無窮小,無窮大的概念。總之,無窮小小于任意存在的數(shù),如果誤差是無窮小,那么對我們來說就是一樣大,可以忽略誤差。這個工具比隨意取個足夠小的數(shù)更有邏輯上的說服力!
有了極限這個工具,那么我們就能算出微分,它是 df = 導數(shù) * dx ,其中 dx 就是對 x/n ,n 無窮大的那小截。 而導數(shù)是 f(x+h) /h - f(x)/h ,其中 h?是 x 的增量。導數(shù)可以理解為 x 增加 h,y 增加若干的比例函數(shù),數(shù)學上叫切線(斜率,變化率)。當 h 趨于 0 時,記作導數(shù) f'(x)?。即加了個撇在原函數(shù)右上。
可見導數(shù)也是用極限來定義的。但是概念上還是很好理解,無非是 x * 斜率 = y。導數(shù)有一些用途,比如 導數(shù) = 0 是說明是斜率為0,圖像上就是某個頂點(極大值),或低點(極小值)之類的,它可以作為分析原函數(shù)最優(yōu)解的一種工具。還有一些物理量實際也是導數(shù)定義的。
但這里要說在對微積分的作用。導數(shù)也是一個函數(shù),對他做圖,dx 是底, 導數(shù)是高 y, df 即微分面積。也就是說微積分實際針對的是導數(shù),而不是原函數(shù)。
關(guān)鍵是一個結(jié)論,即微積分基本定理: 對導數(shù)積分,等于 f(b) - f(a)。你想想積分一個函數(shù)是多么困難的事,但是根據(jù)微積分基本定理,只需要求原函數(shù)的一個差!簡直是神操作。
當然,我們不會蠢到對一個函數(shù)求導,然后再求它的導數(shù)積分,這樣毫無意義。關(guān)鍵是我們要得到目標函數(shù)的反導函數(shù)。這里用到原函數(shù)和反函數(shù)的概念,等于求導的逆操作。
因此,求導是一個工具,它為了積分時可以找到對應的反導函數(shù)(也叫不定積分)。
記 f(x) 的反導函數(shù)為?F(x),那么積分 a-b 區(qū)間的 f(x)dx 等于 F(b) - F(a)。
以上就是關(guān)于微積分的概念脈絡。
微積分概念上比較通俗易懂,但是計算上還是有些困難的。