精要复习前两课我们首先讲了导数/微分: 导数的“导”,理解为“方向”。 方向决定了函数的运行,所以“导数”是函数的原因,函数是“导数”的结果。 进一步,借助泰勒展开公式加深了对导数“原因”作用的认识。 泰勒展开公式,是对展开点附近的函数,进行的一个“误差可控多项式仿真”。 导数(原因),把结果和现状联系在了一起 不定积分函数 F(x) 的导函数为 F''(x),如果定义 F''(x)=f(x),则: f(x) 是 F(x) 的导函数; F(x) 是 f(x) 的原函数。 这里注意,F(x) +C 的导数也是 f(x),所以 f(x) 有一族原函数—— F(x) +C (C在数学里表示常数,常数的导数为0) 表示为: 等号左边那堆,叫做 f(x) 的“不定积分”。 为啥“不定”呢? 主要是为了相对于下面要讲的“定积分”,而且不定积分有“一族”而不是“一个”(下面会讲)。 重要的微积分维度意义思考一个问题,为什么从原函数 F 到 导函数 f ,没有常数C的出现;而从导函数 f 到原函数 F 就突然多出来一个 常数 C 呢? 因为,原函数与导函数不在一个维度上! 维度不同,角度完全不同! 原函数比导函数低一个维度! 为什么这么说? 举个例子,一个灯下的三维物体,比如如一个橄榄球,向墙面上的投影可能是一个椭圆,但是换一个角度再去投影,影子完全可能是另一个大小/形状,有可能变成一个圆形! 即,三维物体有无穷多个二维的投影。 正如,导函数有无穷多个原函数! 低维的原函数 是 高维的导函数 的投影。 投影,将三维信息降为了二维信息 常数 C ,就是代表灯与物所成的一系列角度罢了。 原因在高维 结果在低维原因(导函数)在高维,比如小车的速度 v,这是本身一个高维的信息,因为它:
第三条详细解释一下,这个原理叫: 高维低阶 举个例子,位移 s=x^2 +x+1,则速度v=2x+1。 发现什么了?v比s的阶低,v是1次多项式,s是2次多项式。 高维下的表达,往往就比低维下简单! 二维到三维,是工程制图的升维飞跃 学过工程制图的同学深有体会,一个复杂结构,如果画在平面图中,需要有:正视图/左视图/上视图/甚至斜视图/剖面图等等,特别复杂,但如果在三维作图软件中作三维模型,一个模型就足够了。 就是这个道理。 物理学发展史中,这样的故事层出不穷。最开始探索的物理学家的理解比较浅也比较局限,提出的理念往往很复杂,后来的物理学家在他们基础上,统一整合了一类理论,提出新的理论反而是形式简洁美妙,这就是升维思维的奇功。 简洁的物理公式,其实是最高级的 MATLAB求不定积分不定积分,在数学上最大的意义就是求原函数,手算方法很多: 换元积分法 分部积分法 等 教材上都一样,咱们直接用MATLAB解决问题: F=int(fun,x) % 求函数fun关于x的不定积分 SO EASY! 定积分提问,如何求一个曲线 f(x) 下包围的面积? 我们采用分割法,把曲线下分割成许多小矩形,如图: 当分割得越来越小,面积就越来越接近真实值。 然后把它们加起来,这就是“定积分”。 这就是定积分在书本上的定义,从中也能看出,积分其实就是求和,你看积分号长得就像一个拉长的 S 啊,S就是 sum 呗! 定积分的真正内含定积分到底在算啥? |
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