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积分微分的本质

据称这是一个非常好的视频,下面分享出它的链接。另外,因为视频在 youtube 上,所以,需要翻墙。

链接

微分和积分互为逆运算。

我们的目的不是背公式,而是真正深入的理解积分和微分。

首先,我们想象这样一个问题,假设我们不知道圆的面积公式,那么我们有什么办法求圆面积呢?

假设半径是 3 ,请计算圆的面积。

有很多种方法,但是我们假设采用这样的方法,我们选取很多圆环。这样很多圆环就组成了一个圆,假设我们将一个圆环展开,那么我们根据圆的周长公式,就可以得到 l = 2 * pi * r (其中 r 就是圆环的半径),如下图。

我们就可以得到一个近似的矩形,我们有了长,那么宽呢?我们设宽是一个极小值,用 dr 表示。

矩阵的面积就是

s = 2 * pi * r * dr

如果我们的 N 个圆环都按照这个方式来排列的话,那么我的圆的面积就可以近似的等于这些矩阵的和。

我们将圆环排在坐标上,如下图:

如果我们的 dr 取得越小,那么所得到的近似圆的面积就会越精确。

但是,随着 dr 越来越小,虽然面积更加精确,但是计算每一个矩阵的面积已经是不可能的了。

于是,我们迫切的希望,有一个简单的东西,来计算出矩阵的面积和。于是,我们将 dr 变成无穷小,那么最后的图像是这样的。

那么由于 dr 是无穷小,所以,矩阵的面积和就转化为总三角形的和。

而总三角形的和就是 2 * pi * r * r * 1/2,正好是圆的面积公式。

这就是积分的本质,只可意会不可言传奥,现在我们举一个更一般的例子。

上面的曲线就是 x ^ 2,求这个曲线下的面积。

我们还是不断地分割成小矩阵,我们让小矩形的面积是 dA ,那么很明显其高度就是 x^2 ,其宽度就是 dx

dA = x^2 * dx

然而上述的式子,我们再变换一下

dA/dx = x^2

wow,我们求出了微分形式,很明显现在我们对于积分和微分究竟代表什么,已经有了很直观的感受。

我们举一个更具体的例子,假设 dx = 0.001,那么上面的式子就变成了

A(3.0001) - A(3) / 0.001 = 3 ^ 2 当然,这个等于是约等于。

更加一般的形式

dA = f(x)dx

df(x) 代表了什么

df(x) 是 f(x) 的增量

同理 d(x) 代表了 x 增量。

当然这只是一个简单的定义,用更加具体一点的例子就是,假设是面积,那么 df(x) 就是增加的面积增量

其他也可以做相同的类比。

请我喝杯咖啡吧~