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微積分的入門(mén) 筆記

 東秋元圖書(shū)館 2024-01-15 發(fā)布于河北

大學(xué)微積分的時(shí)候沒(méi)怎么認(rèn)真學(xué)。前陣子陪小娃去書(shū)店看書(shū),正巧看到本介紹微積分的,就翻了翻,覺(jué)得好像挺有意思的???就買(mǎi)了本回來(lái)看看。

前半本看看還思路清楚,后半本感覺(jué)需要做點(diǎn)筆記了,干脆寫(xiě)了存檔吧。當(dāng)作尋找失去記憶的鎖環(huán)。萬(wàn)一要用到可以來(lái)看看思路。

微積分在電腦上不好打字,就寫(xiě)了存成圖方便些。

微分、求導(dǎo)的概念

dx、dy是x、y增量,然后趨近無(wú)窮小

就能求得f(x)在范圍內(nèi)的斜率

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求導(dǎo),就是找斜率,就是函數(shù)的變化是否激烈的程度。

斜率為負(fù)時(shí)原函數(shù)方向向下。斜率為零時(shí)原函數(shù)放平。

這樣,當(dāng)斜率為0時(shí),也即求導(dǎo)后的函數(shù)值為0時(shí),原函數(shù)此時(shí)(x為對(duì)應(yīng)值時(shí))有可能是極值。

當(dāng)然,也會(huì)有其他情況。

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一些微分的常見(jiàn)應(yīng)用
求圓面積、圓錐的體積。一些曲線邊緣的面積。

這里有個(gè)公式:

1平方+到N的平方=1/6 N(N+1)(2N+1)

圓面積=無(wú)數(shù)個(gè)小三角形的拼接

圓錐體積=無(wú)數(shù)個(gè)底部半徑變化的小圓柱的疊加

曲線的陰影面積=無(wú)數(shù)個(gè)平分x的細(xì)高長(zhǎng)方形面積累加

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圓體積、圓錐側(cè)面積、圓臺(tái)側(cè)面積

圓體積=圓柱挖去圓錐的體積(根據(jù)勾股定理)

圓錐側(cè)面積=鋪開(kāi)的扇形面積

圓臺(tái)的側(cè)面積=大圓錐側(cè)面積-上面的小圓錐側(cè)面積

                    =上底加下底的一半 的圓錐側(cè)面積

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圓體表面積

解法1:用輔助線把r轉(zhuǎn)換成d

解法2:把x、r的圓錐、圓臺(tái)參數(shù)用三角函數(shù)轉(zhuǎn)換成圓半徑R、d有關(guān)

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球體表面積和體積的互相轉(zhuǎn)換。

圓體積=無(wú)數(shù)個(gè)以球表面為底的圓錐體積之和

積分的含義

可以說(shuō)是求導(dǎo)的逆運(yùn)算。也有其他定義。

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積分的一些應(yīng)用

無(wú)限延伸的曲線,繞x軸旋轉(zhuǎn)形成的物體體積

問(wèn)題:下面曲線旋轉(zhuǎn)x軸得到的體積,為什么可以定義x=1時(shí),V=0?那照?qǐng)D看,x=0時(shí)V也等于0啊,x=0.5時(shí),V也=0啊。

我個(gè)人感覺(jué)應(yīng)該是連續(xù)函數(shù)的起點(diǎn)。因?yàn)橐坏┢瘘c(diǎn)定了,右邊的體積就定了。


這里的圖形,用微分的圓柱疊加,會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤,會(huì)算出和圓錐一樣的體積。
這里要用微分疊加的話,需要用圓臺(tái)體積公式來(lái)做。

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微分,我感覺(jué)是向低維度收縮。體積變面積、面積變線條

積分,是根據(jù)線條性質(zhì)向高緯度展開(kāi)。當(dāng)然,這其中肯定會(huì)有細(xì)節(jié)的丟失。

無(wú)窮級(jí)數(shù)的一些性質(zhì)

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小盒子的堆疊

盒子,不斷往上堆疊,只要保持左邊的份量和右邊的相等,就可以無(wú)限延伸出去。
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在不同介質(zhì)行進(jìn)的最短時(shí)間



圖1

一個(gè)人在海里的B點(diǎn),他要先游泳上岸,再跑步去A點(diǎn)。
因?yàn)榕懿剿俣却笥谟斡緯r(shí)間,所以AB直線并不是答案。它可以選擇海里游泳少一點(diǎn),多跑步,來(lái)節(jié)約出更多的時(shí)間。


關(guān)鍵f(x)

找到要求的目標(biāo)極值——t,和變化量x的關(guān)系。

這里仔細(xì)思考可以發(fā)現(xiàn),o的位置會(huì)沿著x軸左右移動(dòng),但最大不超過(guò)AB在x軸上的投影距離。

然后就可以用前面的布萊尼茨法則,求得t1+t2的極值。



圖2

我們用另一種方法,來(lái)分析光進(jìn)入不同介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的折射路徑。

可以發(fā)現(xiàn),光進(jìn)入不同介質(zhì)后,會(huì)自然尋找最短路徑,求出的答案和沙灘、游泳的極值是一樣的。

這光倒是挺智能的。

有一個(gè)物理學(xué)家是這么說(shuō)的,光沒(méi)有選擇,而是走遍了所有的可能。

也有人說(shuō),我們這個(gè)世界,是最美好的版本
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圓錐里面套圓柱,求極值。

也是根據(jù)求的極值h,來(lái)列方程f(x)

微分的概念,分成n份。

取巧的地方在于,x軸分成n份,y軸也是按比例分成n份。于是h/H和r/R是成比例的。


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積分的含義

地球半徑及重力加速度

開(kāi)普勒定律,星球的公轉(zhuǎn)周期的平方與他公轉(zhuǎn)半徑成正比。

布萊尼茨法則

一些求導(dǎo)運(yùn)算的法則
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第一積分換元法,及簡(jiǎn)單應(yīng)用

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第二換元法:三角代換

三角恒等式及一些應(yīng)用,還有上圖的例3

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尋找 π/4

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求單擺周期 1


用一個(gè)已知方程
代換法
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求單擺周期 2

這個(gè)是完整的解法,把cos用泰勒公式展開(kāi)。取前2項(xiàng)近似。

時(shí)間周期T是怎么和π聯(lián)系上的?我也覺(jué)得挺神奇。
從這里看出,應(yīng)該和角速度有關(guān)。
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多元方程偏導(dǎo)求極值
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多元函數(shù),極值的不同情況

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e的定義,及一些應(yīng)用

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泰勒級(jí)數(shù)的分析

需要知道x在一個(gè)特定值時(shí),該函數(shù)的每一級(jí)導(dǎo)數(shù)的值

所以用來(lái)展開(kāi)關(guān)于循環(huán)導(dǎo)數(shù)的e、或者三角函數(shù)的f(x)比較有意義。

比如用于前面單擺周期的cosx的展開(kāi)。
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虛數(shù)的定義,和一些基礎(chǔ)運(yùn)算

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一些對(duì)數(shù)的寫(xiě)法

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