0.2 高等数学小贴士——序章

高等数学小贴士——序章

如果翻开高数的教材,就会发现高数的主要研究对象只有两个,一个是微分,另一个是积分,就是我们常说的微积分。

微积分的研究内容

  • 微积分主要研究事物运动中的数量变化规律
  • 变化分为均匀变化非均匀变化
  • 研究问题的视角又分为微观视角宏观视角

微积分研究的主要对象、思想方法和特征

  • 微积分的研究对象其实就是函数,就是在义务教育背景下每个人都非常熟悉的 y=f(x) (a≤x≤b)的变化规律
  • 结合上文提到的研究问题的视角,微观上研究变化率——导数;宏观上研究该变量——积分。
  • 研究问题的思想方法就是利用已知求未知,例如借助事物的均匀变化研究其非均匀变化,局部均匀求得近似值,然后利用极限得到精确值。
  • 导数与微分分别是处理均匀量的商(微观的变化率)和积(宏观的该变量)在处理非均匀量中的发展

举例

例1

首先看微观视角上的问题。
问题:质点沿直线运动,已知位移与时间的函数为 S=S(t) (a≤t≤b),求瞬时速度。
根据上文的思想方法,一步一步求解
(1)质点匀速直线运动产生均匀变化
在这里插入图片描述

(2)非均匀变化
由以上计算可知,质点在的平均速度为
在这里插入图片描述
(3)当时间间隔足够小时
在这里插入图片描述

(4)利用极限求取精确值
在这里插入图片描述
例题总结,本题求解瞬时速度,则将时间间隔分隔,然后利用已知的平均速度作为瞬时速度的近似值,对时间间隔的变化量求极限,将近似值精确化。

例2

宏观视角上的问题。
问题:已知速度与时间的函数为 V=V(t) (a≤t≤b),求位移量。
(1)均匀变化
我们在中学学过的知识 S=vt
所以在这里插入图片描述

(2)非均匀变化
首先我们将从a到b的时间段分成n份表示
在这里插入图片描述
则第k个时间间隔表示为在这里插入图片描述
那么在第k个时间间隔中产生的位移量约等于第k个时间间隔与该时间间隔内的初始速度的积(当时间间隔足够小时,初始速度可以看作平均速度),即在这里插入图片描述
以上各时间间隔位移量之和就是位移的总量的近似值
在这里插入图片描述
当时间间隔趋于0,则上式即为每一个时间点的瞬时位移量,各瞬时位移量之和即为位移总量的精确值。那么我们求极限得
在这里插入图片描述
例题总结,本题求解位移总量,同样将时间段划分为间隔,当时间间隔足够小,可以每一个时间间隔中的初始速度看作该时间间隔中的平均速度,则可以求出该时间间隔中的位移量的近似值,这些近似值之和即为位移总量的近似值,对时间间隔的变化量求极限,即可得到每一个时间点的位移量的精确值,这些精确值之和即为所求位移总量。

总结

  • 高等数学的主要内容就是微积分
  • 研究函数的变化规律
  • 从微观上讲,研究函数的变化率,即为微分
  • 从宏观上讲,研究函数的变化量,即为积分
  • 微积分的思想方法

高数的内容是微积分,第一部分是微分,微分的基础是导数,导数的基础是极限,所以你知道下一篇的内容了吗?

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