第四十六章 計算-《我老婆是書香閨秀》
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應該說,微分和積分為什么互為逆運算,而且為什么通過反求導就能求出區(qū)域面積,這大概是在學習微積分的時候,很多人最難理解的一個點。
甚至曾經(jīng)在很早之前,大家都把微分和積分看作是兩個互不關聯(lián),毫不相關的東西去看待,直到后面出現(xiàn)了牛頓和萊布尼茨。
考慮到證明的過程是很難直觀去理解的,所以李縱才舉了這么一個或許并不太嚴謹,但卻意外好懂的例子,把求積分的圖,當成是瞬間速度變化的圖。
然后求從a到b時間之內(nèi),到底走過了多少路程,這是不是就是反求導之后,用大寫的f代表原函數(shù),黃色區(qū)域的面積就等于f(b)-f(a)。
這正是計算積分十分重要的一個公式,將連續(xù)的需要求和的一條條鉛垂線的過程,轉(zhuǎn)變成了只需要代入邊界的值,一減就能求出面積。
見兩人還在猶豫,李縱也是把路程等于速度乘以時間,面積等于底邊乘以高,兩者都是乘法的這么一個過程寫了出來,道:“其實我們不必糾結(jié)于為什么路程可以看成是面積。”
“我們只需要知道他們都同樣是乘法運算,而且,都是函數(shù)關于一滴滴的單位之內(nèi),會得到某個值就行了。”
“而且,如果反過來理解,求積分的這個圖,用微分去表述,就可以是,在一滴滴的時間之內(nèi),面積的變化率。”
見兩人還在沉思,李縱便繼續(xù)道:“那么,假設這種想法是對的,我們已經(jīng)得知,這兩種運算存在著一種互逆的關系,那么,我們可以怎么使用這種關系?”
“是不是就可以求積分了,積分原本是要把很多很多的鉛垂線的面積加起來,正常來說,我們?nèi)耸寝k不到的,但是如果能把它轉(zhuǎn)換為微分時的原函數(shù),積分是不是就可以計算了。”
“直接代入兩個邊界的點,一減,答案不就出來了。b點的里程,比如說15里,減去a點的里程,比如說10里,一減,中間的5里,就是我們走過的路程。”
“那么問題來了!這個積分的函數(shù),跟它微分時的原函數(shù),到底存在著一種什么樣的關系。”
“或者說,我現(xiàn)在已經(jīng)知道了積分的函數(shù)了,就是等于y=2x,那么,微分時的原函數(shù),是什么?所以是不是就是一次從微分的結(jié)果,反推微分的開頭的這么一個過程。”
“那接下來我們便嘗試著拿一個例子,來求一次微分。”
“比如說原函數(shù)y=x2,根據(jù)剛剛微分的定義,是不是就可以有以下這個式子:”
圖。
“此式子怎么理解,剛剛我們是用t-a的方式,但這樣顯然是算不出來的,所以我們把t換成x+Δx,代表t比a多了那么一滴滴增量,但是這個增量又是無限小,我們定義無限小不等于0,但是它無限趨近于0。”
“接下來便可以對式子進行運算。”
圖。
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