物理 [论坛资料室]微积分的故事

这个......突发奇想想更$\sout{绝不是我要拖更昂}$
你将和那个少女微积分$calculus$一起,探寻微积分的世界
在那个日子,你和白发少女$calculus$的相遇,一见为永恒。
1.致:微风的午后---求导
风吹窗纱,书桌旁,少女笑笑的看着你,你从她的眼眸中看见了故事
微分是什么?通俗讲便是求极限,两个不相连的东西切线的斜率与瞬时速度以她的手相连
问题是切线斜率是何?不过是$\lim_{h \to 0}\frac{f(c+h)-f(c)}{h}$罢了,但是这是何种思想?
不过让我们看看瞬时速度罢,$\lim_{h\to 0}\frac{f(c+h)-f(c)}{h}$
很神奇不是吗?少女温柔的手以此将二者相连。我们才发现,她们也是少女的分支罢了
先在,让我们了解她的一点--微分,
你知道,少女的魔法之一就是导数$f'(x)=\lim_{h\to 0}\frac{f(c+h)-f(c)}{h}$极限存在,则少女轻吟,开始了微分,而她的一部分就是--微分学
于是你便试图猜想:如果$f'(c)存在,那么f在c点连续,少女点点头,不过又摇摇头说$:“这个定理的逆定理是不存在的,记住哦~。”她挥挥手,$将增量\Delta x请出,将导数变为了f'(x)=\lim_{\Delta x\to 0}\frac{f(x+\Delta x)-f(x)}{\Delta x}$,这下,你见到了导数的真正面目,可以继续探寻下去了
你会发现一个神奇的事--她的舞蹈(运算如此之美),不过,他有着和$\sqrt{-1}一样的奇术,当他对常数C求导时f'(x)=0,:“所以你可以将万物归0?和\times的权能相等?:“并非如此。”少女如是说:“面对三角函数时,我可能无法归0.......。”$
$不过也是好的.......话说\sin^2x你又会如何呢,少女自信的笑道,你是不是忘记了,当时幼稚的我---复合函数啊!!!$
对啊,复合函数,当时的你总是傻啊,面对着$f(g(x))常常束手无策,不过身边当时小小的,在你身边的她也陪着你,使用函数和换元终于是让你战胜了它,你将g(x)=u,f(u)=f(g(x))搞懂了,$
$发现确实答案就在其中,现在,她手上的新的魔法又是何呢?f(g(x))=f'(g(x))g'(x),这样一个被『祂』们称为链式法则之物。不过,她也曾戏耍过神,可惜神明毕竟是神,还是发现了$
在这时,有着异族冲了上来,少女轻轻说:“记住了这些法则,它们是我的力量,如今也将是你的:“
少女伸出双手,清唱起歌
$(f+g)'(x)=f'(x)+g'(x)~~~(f-g)'x=f'(x)-g'(x)~~~(fg)'x=f(x)g'(x)+f'(x)g(x)~~~(\frac{f}{g})'x=\frac{g(x)f'(x)-f(x)g'(x)}{g^2(x)}$
你感到心中仿佛有什么东西一般,抬起头,对上她的眼睛,她的白发被夕阳勾勒出余辉。向草原下望你看到了题目
$求以下函数的导数:(1)f(x)=2x^2~~~(2)f(x)=x^2\sin x~~~(3)f(x)=(2x^2-4x+1)^10$
你 感觉十分简单,使用了链式法则和少女告诉你的法则很快的消灭掉了不愉快
不过,少女鏖战犹酣,于是,她幻化出魔法---高阶导数与隐函数求导
高阶导数......你想起了另外一个身影--速度和加速度,这正是$\frac{ds}{dt}和\frac{d^2s}{dt^2}啊$
少女告诉你,高阶导数的求导是再导几遍的意思.....你似懂非懂,于是,少女心念一动,将你传送到了一个地方
$如果f(x)=\sin 2x,那么一阶导就是2\cos 2x,二阶导就是-2^2\sin 2x,三阶导就是-2^3\cos 2x,会了吗?$
这下你总算是明白了,可是啊,隐函数是何物呢
少女笑笑,说:“你曾经有遇到过这种方程吗?不可以通过x解出y,比如
$y^3+7y=x^3,但是显然,有y=1并且是唯一实数解,当x=2时,方程确定了y,我们将y定义为x的一个隐函数$
$但是,少女笑道,你可以对他这个人先求导,或许你毫无思路,你可以假设y是关于x的未知函数,对x进行微分,就会得到$
$\frac{\text dy}{\text dx}=\frac{3x^2}{3y^2+7},接下来你只需求出某一点的切线斜率即可。但是隐微分法有些要求$
$若有一个包含x,y的函数y=f(x)且他可微,则隐微分便适用于他$
$比如说吧,x^2+y^2=25(345你不知道?)它决定了函数y=f(x)=\sqrt{25-x^2}和y=g(x)=-\sqrt{25-x^2}$
$当我们对这个函数求导时可以发现,得到了\left\{\begin{matrix}\frac{-x}{\sqrt{25-x^2}}\\ \frac{x}{\sqrt{25-x^2}}\end{matrix}\right.$
$当我们要求出他在x=3处的斜率时,简单代入会发现答案便是\dfrac{3}{4}和-\dfrac{3}{4}$
$那么,少年,你与她的旅途,即将拉开帷幕......$
第一章 完
2.致那将歇的夕阳---无穷级数
一个数列,数学那个老人赠送与你的礼物,那么若其为无穷数列,那么便是一个定义域为正整数、值域是实数集的函数
收敛又为何物呢?
$若对于一个正数\epsilon ,都有一个相应的正数N使得$
$n\leqslant N\rightarrow |a_n-L|\lt \epsilon$
$则称数列\begin{Bmatrix}a_n\end{Bmatrix}在L初收敛,记为:$
$\lim_{n\to \infty}a_n=L$
$若一个数列不收敛与任何一个有限的数L,则我们称它是发散的$
$接下来让请你伸出双手,和少女诉说你的梦“考虑a_1+a_2+a_3+a_4...$
$也就是定义为\sum^\infty_{k=1}a_k的东西,若她的部分和数列\begin{Bmatrix}S_n\end{Bmatrix}收敛于x$
$那么无穷级数\sum^\infty_{k=1}a_k收敛且有和S,若\begin{Bmatrix}S_n\end{Bmatrix}发散,那么级数也同样发散$
$容我们看看几何级数......$
$以形式\sum^\infty_{k=1}ar^{k-1}(a≠0)表示的级数称为几何级数$
接下来让她告诉你检验级数发散性的一般方法
$2-1.第n项判别发散性法$
$假如级数\sum_{n=1}^\infty a_n收敛,那么\lim_{n \to \infty}a_n=0.等价的,假如\lim_{n\to \infty}a_n≠0或者lim_{n\to \infty}a_n不存在$
$那么这个级数发散$
$不过有时,他会失效......在那个她---调和级数面前$