理论教育 微分:简明易懂的介绍

微分:简明易懂的介绍

时间:2023-05-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:在理论研究和实际应用中,常常会遇到这样的问题:当自变量x有微小变化时,求函数y=f的微小改变量.这个问题初看起来似乎只要做减法运算就可以了,然而,对于较复杂的函数,Δy本身是Δx的十分复杂的函数,于是就产生了这样一个问题:如何寻找一种近似公式,使Δy是Δx的线性函数,而误差要相对小,这就是函数的微分要解决的问题.引例设正方形边长为x,面积为S=x2,边长由x0变到x0+Δx,面积改变了多少?

微分:简明易懂的介绍

在理论研究和实际应用中,常常会遇到这样的问题:当变量x有微小变化时,求函数y=f(x)的微小改变量.

这个问题初看起来似乎只要做减法运算就可以了,然而,对于较复杂的函数,Δy本身是Δx的十分复杂的函数,于是就产生了这样一个问题:如何寻找一种近似公式,使Δy是Δx的线性函数,而误差要相对小,这就是函数的微分要解决的问题.

引例 设正方形边长为x,面积为S=x2,边长由x0变到x0+Δx,面积改变了多少?

解 边长由x0变到x0+Δx,相应的正方形面积的增量为

由上式可以看出,ΔS由两项组成,当|Δx|很小的时候,第一项是ΔS的主要部分,第二项是比Δx的高阶无穷小,即(Δx)2=ο(Δx).因此,我们可用第一项来近似ΔS,即ΔS≈2x0Δx.(www.daowen.com)

定义1 若函数y=f(x)在点x处可导,在x0处的增量Δy=f(x0+Δx)-f(x0)可表示为

其中A为不依赖于Δx的一个常数,则称y=f(x)在x0处可微,称AΔx为f(x)的微分.记为,即

即可微函数的增量可分为两部分:一部分是微分它是Δx的线性函数,是函数增量的主要部分,称为线性主部,另一部分是当Δx→0时的高阶无穷小量,当相当小时,在近似计算Δy时可以忽略不计.

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