微积分
数学有一门分类,是比较有趣的,那就是微积分。
微积分从概念上来讲是比较通俗易懂的。它就是讲一个函数对 x 轴的投影面积,进行切割,如按 x/n 切割,n极大,x/n 就极小,y为高。这个小方块就叫微分。
把这些小方块累计起来,就是积分。
我们知道有一些很复杂的函数图像,比如曲线,不知道怎么算它的投影面积,通过上诉概念,就能找到一个貌似可以进行下去的方案。
但是实际操作起来很难。第一个难点是究竟微分多细,误差才能达到极小,小到我们不在乎?第二个,因为小方块大小不一致(高度差异),难道我们要一个一个算出来,然后累计起来,这也太痛苦了吧,只能交给计算机来做了,根本就不是人类能做的事情。
解决第一个的概念是极限。从极限引出无穷小,无穷大的概念。总之,无穷小小于任意存在的数,如果误差是无穷小,那么对我们来说就是一样大,可以忽略误差。这个工具比随意取个足够小的数更有逻辑上的说服力!
有了极限这个工具,那么我们就能算出微分,它是 df = 导数 * dx ,其中 dx 就是对 x/n ,n 无穷大的那小截。 而导数是 f(x+h) /h - f(x)/h ,其中 h 是 x 的增量。导数可以理解为 x 增加 h,y 增加若干的比例函数,数学上叫切线(斜率,变化率)。当 h 趋于 0 时,记作导数 f'(x) 。即加了个撇在原函数右上。
可见导数也是用极限来定义的。但是概念上还是很好理解,无非是 x * 斜率 = y。导数有一些用途,比如 导数 = 0 是说明是斜率为0,图像上就是某个顶点(极大值),或低点(极小值)之类的,它可以作为分析原函数最优解的一种工具。还有一些物理量实际也是导数定义的。
但这里要说在对微积分的作用。导数也是一个函数,对他做图,dx 是底, 导数是高 y, df 即微分面积。也就是说微积分实际针对的是导数,而不是原函数。
关键是一个结论,即微积分基本定理: 对导数积分,等于 f(b) - f(a)。你想想积分一个函数是多么困难的事,但是根据微积分基本定理,只需要求原函数的一个差!简直是神操作。
当然,我们不会蠢到对一个函数求导,然后再求它的导数积分,这样毫无意义。关键是我们要得到目标函数的反导函数。这里用到原函数和反函数的概念,等于求导的逆操作。
因此,求导是一个工具,它为了积分时可以找到对应的反导函数(也叫不定积分)。
记 f(x) 的反导函数为 F(x),那么积分 a-b 区间的 f(x)dx 等于 F(b) - F(a)。
以上就是关于微积分的概念脉络。
微积分概念上比较通俗易懂,但是计算上还是有些困难的。

