函数公式网 高中函数 微积分史 8:导数的概念

微积分史 8:导数的概念

显然,如果我们在曲线的一个点定义切线,我们也可以在平滑曲线的其他点定义切线。 因为每条切线都有一个斜率,所以曲线上的任何一点都有一个对应的斜率。 两个量之间存在对应关系,是什么? 这就是功能。

函数y=f(x)不是告诉我们:给定一个x,是否有一个y与之对应? 现在我们给定一个点(假设横坐标为x),有一个斜率dy/dx与之对应。 显然,这也是一个函数,这个函数叫做导数函数,简称导数

在中学的时候,我们通常会在函数f(x)的右上角加一个撇号来表示这个函数的导数,所以现在两种情况都表示导数:

所以, 导数f'(x)可以表示横坐标为x的地方对应的切线的斜率,表示曲线在该点的倾斜程度。 如果导数f'(x)的值比较大,曲线会比较陡峭,如果f'(x)比较小,曲线会比较平坦。 所以,我们可以用导数来描述曲线的斜率。

这就是我们前面提到的抛物线,它的函数形象是这样的:

求函数的导数就是求函数在每一点的切线的斜率,而切线 是曲线上两条无限小距离的点所确定的直线。

说起来容易。 假设曲线上有一个点的横坐标为x,那么与它的距离为无穷小的点的横坐标为x dx。 由于该点也在曲线f(x)=x²上,所以其纵坐标为(x dx)²,即:

然后,我们用这两个点x的纵坐标上的差值f(x dx)-f(x)除以横坐标上的差值(x dx)-x来计算斜率 点 x 处的切线。 因为这个x是任意取的,得到的结果就是切线在任意一点的斜率,那么这就是导数:

到这里就很简单了,接下来的问题是:上面的dx和下面的dx能排好吗?

我们知道除数不能为0,如果要同时用分子和分母除以一个数,必须保证这个数不为0,现在我们要除以dx ,这个dx就是我们前面定义的无穷小量,它无限接近0但不等于0。

所以,好像我们把它当成一个非零量,直接约化它,那么 导数同时除以dx:

这个公式看起来比较简单,但是还是有一点小问题 tail dx 在它后面。

2x是一个有限数,一个有限数加上一个无穷小的量,结果是什么? 看起来应该还是等于这个具体的数字。 比如100加上一个无穷小,结果应该还是100,因为如果等于100.00…0001,那就错了。 无穷小必须小于您可以给出的所有数字,因此它必须小于 0.00…001。

所以,我们似乎有足够的理由去掉2x之后的dx,就像去掉一个等于0的数一样,这样最后的导数就可以简单的写成如下:

p>

看这个导数,当x越来越大(x>0)时,f(x)’ 价值也在增加。 导数用来表示函数的斜率,也就是说,当x变大时,曲线变得越来越陡峭,这和图像完全一样。

所以,丢掉一个(非零)dx,然后丢掉一个(等于零)dx得到的导数f(x)’=2x其实是正确的。

但是这个逻辑很奇怪:无穷小的dx趋近0是不是无穷0? 如果是0,为什么分子和分母可以同时被它除; 如果不为0,为什么可以随意丢弃呢?

总不能同时等于0和不等于0吧? 你不是薛定谔房子的无穷小。

数学又不是魔术,怎么可以这么随便? 结果,这个无穷小的数量招来了很多批评。 为什么说“又”? 因为之前讲积分的时候说过一次,这里就比较明显了,看到二次数学危机,兵不血刃~

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