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微积分基础——诱导函数

2022-02-12 21:23 作者:水电费H2Oe  | 我要投稿

(找个机会水一期)

        大家好,今天我们来讲讲微积分。

        微积分的基础——诱导函数。

        我们都知道,要算平均速度,那就要算出时间和距离,那么,如何去算出瞬时速度呢?这里有个好方法,就是用一个极小的平均速度来代替瞬时速度,那我们就假设距离为Δy,时间为Δx,那平均速度就是Δy/Δx。当Δx变的非常小时,那就可以看成瞬时速度。这个瞬时速度怎么算呢?我们从一个例子来计算。

        假设一个人,每秒走2米。那如果用函数来表示,那也就是y=2x。(y是距离【米】,x是时间【秒】)如果我们要来计算第x秒的时候瞬时速度,那就相当于计算第x秒左右那一点点时间的瞬时速度,这个速度就是Δy/Δx,而当时间(也就是x)增加一点点(也就是Δx)时,距离(也就是y)也就相应的增加了一点点(也就是Δy)那我们就可以得到一个式子

y+Δy=5(x+Δx)

这个式子有什么用呢?首先,我们将它化简,化简之后就是这样的

y+Δy=5x+5Δx

我们之前还有一个基本的函数式y=5x,这时把它代入左边,就可以得到

5x+Δy=5x+5Δx

两边合并同类项,就得

Δy=5Δx(再不能消去“Δ”了,这里的“Δ”是和字母在一起的)

接下来,代入刚刚我们刚刚所说的求瞬时速度的式子Δy/Δx,就得

5Δx/Δx

最后,一次性消掉Δx(即两边同除Δx)(“Δ”要和x放在一起消)

瞬时速度=5(米/秒)

也就是说,不管在这个人走的什么时候,他的瞬时速度一直是5米/秒

如果看到这里你还是觉得没有什么惊喜感,那就来个难一点的吧。

假设一个人,他的移动距离和时间的关系是这样的

y=x²

那问题来了,如何确定他的瞬时速度呢?

我们还是用刚刚的方法,当时间(也就是x)增加一点点(也就是Δx)时,距离(也就是y)也就相应的增加了一点点(也就是Δy),式子就变成了

y+Δy=(x+Δx)²

化简

y+Δy=x²+2Δx·x+(Δx)²

把原先的式子y=x²代入

x²+Δy=x²+2Δx·x+(Δx)²

合并同类项

Δy=2Δx·x+(Δx)²

这时再计算平均速度(由于这里的Δx已经很小了,所以可以近似的认为是瞬时速度。这是微积分的重要思维方式)

Δy/Δx=[2Δx·x+(Δx)²]/Δx即瞬时速度=2x+Δx

因为我们要把平均速度当成瞬时速度来看,所以这个加上去的Δx必须很小,小到可以忽略不计(Δx->0)所以,瞬时速度就是2x

这个2x是什么意思呢,其实是当时间为x秒时,瞬时速度为2x米/秒

想这样的一种计算瞬时速度的东西,可以看成一种函数,这种函数叫诱导函数,简称导函数,导数。

这时有人问了,不就是一个求瞬时速度的东西吗,为啥还要把它当成一个函数来看呢?其实他还有一种更直观化的应用,就是直线的斜率。这个,我们下一期再讲(我怕大家烦)

(下一期还要讲一下这个函数与其他函数的联系,以及这个函数的标准格式)

{这个斜率如果讲不完(大概率是了)那就分两期。}

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