微積分是高等數(shù)學(xué)里面的研究函數(shù)的微分、積分和相關(guān)概念和應(yīng)用的數(shù)學(xué)分支,作為基礎(chǔ)學(xué)科。包括求導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算,是變化率的理論。今天東坡小編給大家?guī)淼氖?strong>微積分公式大全。
微積分的概念
微分學(xué)包括求導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算,是一套關(guān)于變化率的理論。它使得函數(shù)、速度、加速度和曲線的斜率等均可用一套通用的符號進(jìn)行討論。積分學(xué),包括求積分的運(yùn)算,為定義和計(jì)算面積、體積等提供一套通用的方法。
微積分解決問題
(1)運(yùn)動(dòng)中速度與距離的互求問題
已知物體移動(dòng)的距離 表為以時(shí)間為變量的函數(shù) ,求物體在任意時(shí)刻的速度和加速度;反過來,
已知物體的加速度表為以時(shí)間為變量的函數(shù)公式,求速度和距離。這類問題是研究運(yùn)動(dòng)時(shí)直接出現(xiàn)的,困難在于,所研究的速度和加速度是每時(shí)每刻都在變化的。比如,計(jì)算物體在某時(shí)刻的瞬時(shí)速度,就不能像計(jì)算平均速度那樣,用移動(dòng)的距離去除運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,因?yàn)樵诮o定的瞬間,物體移動(dòng)的距離和所用的時(shí)間是 ,而 是無意義的。但是,根據(jù)物理,每個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體在它運(yùn)動(dòng)的每一時(shí)刻必有速度,這也是無疑的。已知速度公式求移動(dòng)距離的問題,也遇到同樣的困難。因?yàn)樗俣让繒r(shí)每刻都在變化,所以不能用運(yùn)動(dòng)的時(shí)間乘任意時(shí)刻的速度,來得到物體移動(dòng)的距離。
(2)求曲線的切線問題
這個(gè)問題本身是純幾何的,而且對于科學(xué)應(yīng)用有巨大的重要性。由于研究天文的需要,光學(xué)是十七世紀(jì)的一門較重要的科學(xué)研究,透鏡的設(shè)計(jì)者要研究光線通過透鏡的通道,必須知道光線入射
透鏡的角度以便應(yīng)用反射定律,這里重要的是光線與曲線的法線間的夾角,而法線是垂直于切線的,所以總是就在于求出法線或切線;另一個(gè)涉及到曲線的切線的科學(xué)問題出現(xiàn)于運(yùn)動(dòng)的研究中,求運(yùn)動(dòng)物體在它的軌跡上任一點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)方向,即軌跡的切線方向。
(3)求長度、面積、體積、與重心問題等
這些問題包括,求曲線的長度(如行星在已知時(shí)期移動(dòng)的距離),曲線圍成的面積,曲面圍成的體積,物體的重心,一個(gè)相當(dāng)大的物體(如行星)作用于另一物體上的引力。實(shí)際上,關(guān)于計(jì)算橢圓的長度的問題,就難住數(shù)學(xué)家們,以致有一段時(shí)期數(shù)學(xué)家們對這個(gè)問題的進(jìn)一步工作失敗了,直到下一世紀(jì)才得到新的結(jié)果。又如求面積問題,早古希臘時(shí)期人們就用窮竭法求出了一些面積和體積,如求拋物線在區(qū)間 上與 軸和直線 所圍成的面積 ,他們就采用了窮竭法。當(dāng)分割的份數(shù)越來越多時(shí),所求得的結(jié)果就越來越接近所求的面積的精確值。但是,應(yīng)用窮竭法,必須添上許多技藝,并且缺乏一般性,常常得不到數(shù)字解。當(dāng)阿基米德的工作在歐洲聞名時(shí),求長度、面積、體積和重心的興趣復(fù)活了。窮竭法先是逐漸地被修改,后來由于微積分的創(chuàng)立而根本地修改了。
(4)求最大值和最小值問題(二次函數(shù),屬于微積分的一類)
例如炮彈在炮筒里射出,它運(yùn)行的水平距離,即射程,依賴于炮筒對地面的傾斜角,即發(fā)射角。一個(gè)“實(shí)際”的問題是:求能夠射出最大射程的發(fā)射角。十七世紀(jì)初期,Galileo斷定(在真空中)發(fā)射角是 時(shí)達(dá)到最大射程;他還得出炮彈從各個(gè)不同角度發(fā)射后所達(dá)到的不同的最大高度。研究行星的運(yùn)動(dòng)也涉及到最大值和最小值的問題。
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