0117数学-微分

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切线tangent

如何定义一条曲线的切线的?

如下图所示,蓝色曲线上有a、b两点,我们按住a点不动,然后把b点沿着蓝色曲线作为轨道向a滑动,相对应的横坐标轴上的bx也会向ax靠近,直线ab是蓝色曲线的割线,但从l0到l1、l2、l3,最终到达l4的时候,原本的割线变为红色切线,a、b两点无限接近重合

图-1

斜率slope

如上图所示,bx虽然不断向ax靠近,但永远不能重合,因为一旦a、b点重合,红色线的方向就变得神奇而无法确定。
同时我们也知道,曲线上一点a它的切线是唯一的,只可能是红色这条线而不可能是其他的线条。即切线的倾斜程度是固定的,称作切线的斜率。

图-2

这里的斜率其实就是方程y=kx+m中的k,也就是这个二项式的系数。

导数derivative

导数就是斜率,即a点的导数就是a点处切线的斜率。

我们把图-1放大一百万倍,如下图,如果这条红色的l4就是a点的切线,那么我们可以得知斜率slop就是Δy除以Δx,大约是0.16。

图-3

Δ读作德尔塔,一般用来表示变化的量。也可以写作d,即dx或dy。那么就有导数的定义:

image.png

这里的f'(x0)读作f导,它是f(x)对应的导数函数,如果我们已知曲线函数f(x)上某一点x0,就可以利用这个公式取得切线斜率的近似值,近似的精度取决于Δx的取值,是0.01还是0.00001。

导数决定了斜率,决定了该点处曲线竖向变化的快慢。

微分differential

图-3的红色线肯定不是a点的切线,因为和曲线有a、b两个交点,所以是割线。

我们无论把画面放大多少倍,a、b点都不能重合,Δx和Δy也都不会为零,但它们越小,所得到的红色线条的斜率约接近切线的斜率。

Δx和Δy是永远无法真正找到的两个神奇数字,我们把它们叫做a点的x和y积分。

实际上我们并不关心Δx和Δy,我们只关心它们的比值,也就是斜率、导数。


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END

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