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微积分的本质是什么官方双语(微积分在生活中的实例)

来源:原点资讯(www.yd166.com)时间:2022-10-26 08:53:37作者:YD166手机阅读>>

上一文提到牛顿莱布尼兹发现了积分和微分是一对互逆运算。好,既然要用反向微分的方法求面积,那我们就去找f(x)=x²的原函数,看看到底是哪个函数求导之后变成了f(x)=x²。我们用F(x)来表示这个原函数,那么F(x)就是它(C为常数):

微积分的本质是什么官方双语,微积分在生活中的实例(1)

大家不放心可以自己去验算一下,看看这个F(x)求导之后的结果是不是f(x)=x²。

因为求导是一个非常重要、基础的东西,所以求一些常见函数的导数和原函数都被一劳永逸的制成了表格,大家需要的时候直接去查,记住几个常用的就行。不过,在学习的初期,大家还是要亲自去算一些求导的例子。

有了f(x)=x²的原函数F(x)以后,怎么去求f(x)和x轴在0到1区间里围成的面积呢?前面已经分析了,原函数具有积分的效果,而积分就是曲线围成的面积,所以原函数也可以表示曲线围成的面积(为了方便理解,这里我们先不考虑常数c的影响,反正函数相减的时候常数c会抵消掉)。

因此,我们要求f(x)与x轴在0到1区间内围成的面积,直接用这个代表面积的原函数F(x)在1处的值F(1)减去在0处的值F(0)就完了:

微积分的本质是什么官方双语,微积分在生活中的实例(2)

对,你没看错,这样就完了。

F(1)-F(0)就是曲线在0到1之间围成的面积,我们这样得到的结果是1/3,跟我们原来用矩形逼近计算的结果一模一样,惊不惊喜,意不意外?但是它明显比原来的方法简单太多太多太多了,简单到一个中学生都能轻而易举地算出来,这才是微积分的真正力量。

有了这样的铺垫,微积分基本定理(牛顿-莱布尼茨公式)就非常容易理解了:如果函数f(x)在区间a到b之间连续(简单理解就是曲线没有断),并且存在原函数F(x),那么就有:

微积分的本质是什么官方双语,微积分在生活中的实例(3)

这是式子的左边就是函数f(x)与x轴在a到b区间内围成的面积,这点我们在讲积分的时候讲过了:

微积分的本质是什么官方双语,微积分在生活中的实例(4)

式子的右边就是原函数在b点和a点的差。意义也很明确:函数反向求导得到的原函数F(x)本来就表示面积,那么F(b)-F(a)自然就是这两点之间的面积之差。于是公式左右两边就都表示面积,完美!

这就是微积分的基本定理,这就是微积分的核心思想。

微积分的本质是什么官方双语,微积分在生活中的实例(5)

相信大家一路看到这里,要理解这个已经不是什么难事了。所谓牛顿和莱布尼茨发明的微积分,本质上就是他们看到了“积分和微分是一对互逆运算”,于是我就可以使用“反向微分(求原函数)”的方法来处理积分的问题。

未完待续~

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