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微积分中值定理与导数的应用,微积分与导数关系

时间:2023-05-04 10:50:18 阅读:242267 作者:1478

最近好几天没有更新博客了,就是因为这几天来,都在研究今天我们要讲到的概念。导数,微分,积分! 这一部分的内容可以说是高等数学上的核心内容,如果我们把这个弄清楚了,做起题来才能心中有底。既然是学数学嘛,就要真正理解这些东西的来龙去脉。好了,话不多说,今天下午我终于把这几个概念间的关系给梳理清楚了,其间也查阅了很多资料,发现网上很多地方讲得都很模糊,现在我来总结分享一下。

一、导数

【问题引入】
我们首先可以来思考一下这个问题:
1.我们已知一辆汽车在时间 t 内通过的一段路程s,我们能求出这辆汽车每个时刻的瞬时速度吗?
2.求切线的斜率

1.首先我们看看第一个问题:
若汽车是匀速直线运动,很容易知道,汽车每时每刻的速度都是总路程S / 总时间T = V;
那汽车非匀速运动的时候怎么求每时刻的瞬时速度呢?首先,我们可以知道汽车行进的路程s和时间t是存在一个函数关系的,称为函数s(t)。可以画出一个S-t图像。那么函数s(t)一定是一个连续函数,因为汽车在短时间内不可能发生路程的急剧变化。
那么我们想一想,根据极限概念,对于时刻 t0,那么在 t0 + △t 这个时刻 汽车路程应该是变化了△s = s(t0 + △t) - s(t0)这个没毛病吧。那么我们在时间段 △t 中的平均速度应该为 △s / △t;如果△t特别小的时候,这个平均速度不就近似于此时此刻的瞬时速度了吗,因为前面说过,s(t)函数是连续的啊,在短时间内,它的速度变化是特别小的。因此!我们可以将时间间隔△t 特别小时的平均速度作为这个t0–t0 + △t 这些点的瞬时速度! △t越小,结果越精确!
因此t0时刻的瞬时速度我可以表示为:

lim(△s / △t) = A;也可以写成 lim(△s / △t) = A;△t->0 t->t0那么这个极限A,就是我们所要找的t0时刻的瞬时速度了!

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2.求切线的斜率

可以看到,切线本质上是一条割线的极限情况,所以求切线的斜率,就是让N点无限趋近于M点,然后求MN的斜率即可。

设MN纵坐标之差为△y,横坐标之差为△xMN斜率我们可以记为:△y / △x那么切线斜率,就是当△x趋近于0的时候,△y / △x的值,没问题吧写成极限形式即lim(△y / △x) = 切线斜率△x->0

【总结】:
上述两个问题,都出现了

lim(△y / △x)△x->0

这个式子。仔细体会,我们发现,它其实是刻画了函数y在每一点上的变化率的情况,它的值越大,说明函数在这个点x0,因变量随自变量变化得越快。我们将这个表达式表示的值,定义为导数。很明显,它刻画了函数在某点时,因变量随自变量变化的变化率情况

那么它肯定是很重要的啊,像股票,经济中,只要是有看增长率,变化率的地方,肯定会用到!

【注:】
导数和导函数是不同的概念。但目前很多老师喜欢混为一谈。导数是一个值,即函数在某一点的一个变化率;而导函数,是函数上每一个点都对应一个变化率的值,这个变化率的值构成一个函数,我们叫导函数。
x^2的导函数是2x,最好不要直接说导数是2x

另外我们来看看可导和连续性的关系:

若一个函数在区间X上所有的点都可导(即定义式存在极限),那么我们称这个函数在区间X上是可导函数

主要是想说明可导函数一定连续,连续函数不一定可导
证明:(连续函数的总结以后再写)

但连续不一定可导,比如y = |x|这个函数,在x = 0处是不可导的,所以它是不可导的函数。因为在x ->0-的时候,导数是-1,x->0+的时候导数是1.左右导数虽然存在但不相等,所以不可导。

导数的几何意义就不用说了,就是切线的斜率,这个很直观

没想到写一个导数就写了半天,哈哈,我本来是打算好好写微分的。这样,微分放在下一篇文章写算了

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