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微积分:数学宇宙的两大支柱

时间:2023-07-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:1.2.1微分学——变化率及微小改变量的估值在微分学中,我们都知道,导数的来源背景包括几何上求曲线在一点切线的斜率,物理上求作变速直线运动物体在某一时刻的瞬时速度.粗略说,导数描述一个事物的变化速率,在生活中,导数无处不在.例如,地理学中的坡度、经济学中的边际收益、金融学中的增长率等等.回顾抽象出来的函数导数的精确定义.定义1 设函数y=f(x)在点x0的某一邻域内有定义,当自变量x在x0处有增

微积分:数学宇宙的两大支柱

1.2.1 微分学——变化率及微小改变量的估值

在微分学中,我们都知道,导数的来源背景包括几何上求曲线在一点切线的斜率,物理上求作变速直线运动物体在某一时刻的瞬时速度.粗略说,导数描述一个事物的变化速率,在生活中,导数无处不在.例如,地理学中的坡度、经济学中的边际收益、金融学中的增长率等等.

回顾抽象出来的函数导数的精确定义.

由定义1知,计算导函数的公式如下

按照导数的定义,就可以发展出各种求导的运算法则和基本公式:导数的四则运算法则、复合函数求导的链式法则、基本初等函数的求导公式等.

定义3 设函数y=f(x)在点x处有增量Δx,若相应的函数增量Δy可表示为

其中A为与x有关,与Δx无关的常数,AΔx称为Δy的线性主部,ο(Δx)是较Δx高阶的无穷小,则称函数y=f(x)在点x处可微,并称AΔx为函数y=f(x)在点x处的微分,记作dy或df(x),即

从而有Δy=dy+ο(Δx).

函数y=f(x)在点x可导和可微等价,且有dy=df(x)=f′(x)dx,微分实际上是函数微小改变量的估值,所以,可应用于函数值的近似计算和误差估计.

1.2.2 积分学——无限小量的累加效果

积分学包括定积分和定积分两部分内容,不定积分是作为求导运算的逆运算出现的.定积分则来源于几何上求曲边梯形的面积,物理上求变速直线运动物体所走过的路程.定积分可以应用于已知变化率求总量的诸多领域的实际问题中.(www.xing528.com)

定积分的抽象定义如下.

定义 设函数f(x)在闭区间[a,b]上有界,任取n-1个分点(称为[a,b]的一个分法):

定积分的内容最早出现在公元前250年的古希腊阿基米德(Archimedes,前287—前212)求球体积时采用的“平衡法”.500多年后,公元3世纪时中国魏晋时期的数学家刘徽求圆面积时采用了“割圆术”,这两种方法事实上都属于反映了定积分思想的“穷竭法”.

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