微积分初步:函数的变化率

要说在17世纪以前,随便问一个数学家:已知一抛物线与抛物线上一点,怎样求这点处的抛物线切线的斜率?大概你得不到一个准确的回答。但是,微积分能够很好地解决这一问题。

微积分之所以产生主要是当时科学家要研究三类问题:

  1. 求变速运动的瞬时速度
  2. 求曲线上一点处的切线
  3. 求最大值和最小值(ps.这个最大最小可不简单哦)

实际上,这三类问题都可归结为因变量相对于自变量变化而变化的快慢程度,即所谓函数的变化率问题。在真正学习导(数)之前,让我们了解一下函数的变化率罢。

下面是课本定义:

       设函数 y=f(x),x∈D,当自变量 x 由点 x₀ 变化到 x₀+Δx 时,相应的函数值由 f(x₀) 变化到   f(x₀+Δx) ,此时 f(x₀+Δx)-f(x₀) 就是相应于自变量 x 改变量 Δx 的函数改变量,比值

 

称为函数 y=f(x) 相应于自变量由 x₀ 变化到 x₀+Δx 时的平均变化率,也称为 y=f(x) 在区间[x₀,x₀+Δx](或[x₀+Δx,x₀])上的平均变化率,它反应了因变量 y 在以 x₀ 和x₀+Δx 为端点的区间上的平均变化快慢程度。

       那么,如果当Δx→0时,平均变化率的极限

 

存在,则称此极限值为函数 y=f(x) 在 x₀ 点的变化率,它反应了在 x₀ 点处因变量 y 随自变量的变化而变化的快慢程度。

 

这样看起来有点不好懂,我们可以举个例子:

一个微笑着的普通男人沿平直公路做变速直线运动,路程为s,运动时间为t,s=s(t)。

很明显,当时间由t₀变到t₀+Δt时,这位普通男人通过的距离为

那么,这位普通男人在 Δt 这段时间内的平均速度为

如果说这个普通男人做匀速直线运动,那么它在 Δt 这段时间内的平均速度就是他在任意时刻的速度。但当他做变速直线运动时,他的速度随时间而确定,如果说当时间间隔 Δt 非常非常小时。我们可以近似的认为他在时间区间[t₀+Δt , t₀+Δt]内做匀速直线运动,所以就可以用作为他在t₀时刻的瞬时速度 v(t₀) 的近似值。显然, Δt 越小,这个近似程度越好。特别地,当 时,将无限地接近于 v(t₀) ,即

由此可见 v(t₀) 就是路程函数 s(t) 在 t=t₀ 点的变化率(在函数图像上体现为这点处切线的斜率,具体内容下次再讲)

 

相信大家对函数的变化率有一定的了解了,已经迫不及待想(学习)导(数)了罢。先忍一忍,下次就可以开始导了。

原创由 一位微笑着的普通男人 原创发布于 芯幻,转载请注明出处

讨论区26

  • 一位微笑着的普通男人
    一位微笑着的普通男人Lv.2圣楼主#24 ·

    孩子们,我回来了😄!但先是一大悲报😔,两天前发的『求导公式』的文章被吃了😧(码了1个多小时啊😩,难受😣,呜呜呜😭)。那各位也看不到我在那篇文章最后的留言了😞,故在此通知一下😠:之后鄙人要由发高数转到发物理了🙃(毕竟我也不是专门搞高数的😤),可能会在讲物理的时候补充一些必要的数学知识🤓(向量,积分等等),各位兄弟若想继续学习,就关注我接下来的文章罢😘!!!要做一辈子爱❤️ 学习的好孩子哦!😉

  • 涩涩冒险家
    涩涩冒险家Lv.4圣#23 ·

    我是来看这个的?考研听老师讲课看不进去,但是在这里神奇的看进去了 [去世]

  • Caffeine36Lv.2#22 ·

    希望我在有生之年能看到打飞机的地方被你写出来上下整册高数 [群友的一天]

  • Caffeine36Lv.2#21 ·

    导都有了把偏导和微分偏微分也出一下罢哥们 然后顺便出篇积 二三重积曲线积一起的那种 再顺便出个常微分方程 [坏笑]

  • 星穹Lv.2圣#20 ·

    清醒了,谢谢你

  • 50458Lv.1#19 ·

    不是,哥们儿 [群友的一天]

  • 亚麻得Lv.1#18 ·

    说到积分,就不得不说夹逼这件事了

  • ink626
    ink626Lv.2#17 ·

    谢谢,导出来了

  • igotit
    igotitLv.2圣#16 ·

    大哥你来真的啊? [疑惑]

  • 西北老汉
    西北老汉Lv.2#15 ·

    本来冲萎了,这条帖子又让我重新立起来了 [群友的一天]

  • 7GzxLv.2#14 ·

    啊?
    不是,哥们
    椅子🦐🦐🦐🦐🦐🦐 电脑
    椅子🦐 电脑
    椅子🦐🦐🦐 电脑 电脑
    椅子椅子 桌子桌子桌子桌子
    椅子 桌子 桌子
    椅子 桌子 桌子
    椅子椅子椅子 桌子 桌子

  • cx666
    cx666Lv.2#13 ·

    不准导,积回去

  • VVvrAsame
    VVvrAsameLv.4圣#12 ·

    果然是学习圣地

  • kura_lord
    kura_lordLv.2#11 ·

    导师,刚刚导了一下,现在想学习高阶导了

  • flying28Lv.4#10 ·

    啊?师傅你是做什么工作的(

  • 机器人一号呀Lv.3#9 ·

    哥们,你在打飞机的地方搞什么飞机

  • jinghuanqd
    jinghuanqdLv.4#8 ·

    虽然不懂,但及其羡慕会这些知识的人

  • 一位微笑着的普通男人
    一位微笑着的普通男人Lv.2圣楼主#7 ·

    说实话,码高数有点太累了,我不确定是否还会有下一篇高数内容。

  • nmdswma
    nmdswmaLv.2#6 ·

    多来点 [29]

  • 蒸汽机Lv.2#5 ·

    [疑惑]