参考:
1、 微积分的本质 - 系列合集
2、 线性代数的本质 - 系列合集
3、 知乎:微分和导数的关系是什么?两者的几何意义有什么不同?为什么要定义微分 ?
一 微积分
1 导数的本质
- 古典微积分、极限微积分:
微积分实际上被发明了两次,古典微积分和极限微积分可以说是两个东西。
- 古典微积分是先定义微分再定义导数,极限微积分是先定义导数再定义微分。
- 古典微积分的导数是基于无穷小量定义的,极限微积分的导数是基于极限定义的。
- 古典微积分的微分是无穷小量,极限微积分的微分是一个线性函数。
- 古典微积分的定积分是求无穷小矩形面积的和,极限微积分的定积分是求黎曼和。
- 古典微积分的切线是可以画出来的,极限微积分的切线是算出来的。
- 古典微积分的建立过程很直观,极限微积分的建立过程更抽象。
极限微积分小结:
极限 -> 导数(切线是算出来的) -> 微分(一个线性函数)-> 定积分是求黎曼和微积分思想的诞生:
- 小矩形面积 dA=f(x)·dx
- 这里的 dA、dx 不是一个具体的值,而是一个函数。
- 变形为 dA/dx=f(x),即是导数的概念;对面积函数求导 dA/dx,得到导函数 f(x)。
- 是某一个具体值代入,比值 dA/dx 就是 A 的导数。
- 可以理解为对面积函数求导得到一条曲线(微分);对一条曲线积分得到面积函数(积分)。
- 导数的本质:
- 某点附近变化率的最佳近似(不是具体的某一点,而是某点的邻域)。
- 对函数 F(x) 求导,得到一个关于 x 的导函数 f(x);f(x) 的值是某具体的 x 值代入后该点的导数。
- 展开、化简后可以把含有 dx 的项消掉(图中是消掉 dt),于是变成了熟悉的求导公式计算后的结果。
- 补充:两个标准。
- 实数集。/ 没有无穷概念,用极限,一组数的序列(0.999… = 1)。/ 我们现在学的内容都是在实数集下的概念。实数间没有间隙。在 0.999… 和 1 间找不到任何一个数,所以这两个数相等。
- 非标准实数集(超数)。/ 有无穷概念。
2 求导
(1)基本初等函数求导
用几何来求导。
- 幂函数求导:
- 二次方:
- 三次方:
- n 次方:
- 小结:
反比例函数求导:
三角函数求导:
- 指数函数求导:
(2)复合函数求导
链式法则。
(3)隐函数求导
(4)求导小结
用来处理简单函数组合出的函数导数:
- 加法法则(见导数运算法则)
- 乘积法则(见导数运算法则)
- 链式法则(见复合函数求导)
3 导数运算法则
加法法则:
乘积法则: