微积分有两个主要概念:
1. Derivative 导数:
曲线上两点A、B,过两点有一条线,B不断移向A,最终与A重叠,这时,这条线就是曲线在A点的切线(tangent)。切线的斜率就是导数值。
导数的发明,其实就是为了解决一个问题,牛顿想要得到物体的瞬时速度。速度公式:
坐标轴如下图,走过的时间是轴,走过的距离是轴。
可问题是,瞬时,就意味着时刻的值为0,而不是一个时间段,这和我们对速度的认知是有偏差的,因为速度需要除一个时间,是有长度的时间段,没有时间段,怎么求速度?用2个点来计算时间差,那就不是瞬时值了,但是如果,那等式就除以0了…… 😨
导数就是静态公式里的动态算法,而得到的那个时间点的速度是“最佳估算值”。
需要转换认知,需要意识到:在公式 中,
并不是无限小,也,它只是无限接近 。
导数是 。如何用图形化来解释?
当图形化乘法的时候,最好的方法是用矩形来表示。,面积正好是长宽。
当边长为的正方形,边长增长一个长度的长度时,面积的增长是多少?
答案就是。两条宽,长度为的长条,外加一个边长的方块。放大增长的局部:
这里比较诡异,要理解,需要一些想象力:长度为,宽的长条的面积。直觉告诉我们,宽是0,那面积就是0。然而不要忘了,这里的宽并不是一个“常量”,不是一个静态的数字概念,,而是一个动态的值,是一个动态的概念,是一个趋向于0的值。
2. integral 积分:
求坐标上,一个不规则的曲线,下面的面积:可以用矩形填充。当矩形的数量逐渐增多,宽度逐渐缩小,最后完美填充图形,所获取的面积,就是图形面积。
这个面积值就是积分值
在处的一个细微增长会造成这个面积也同样有一个细微增长:,
这个应用非常广泛。任何连续的数值乘积,都可以看作是算面积,比如,求汽车路程:
一辆汽车的速度—时间曲线如图所示,求此汽车在这1 min内所行驶的路程
(变速直线运动)