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    微積分的入門 筆記

     東秋元圖書館 2024-01-15 發布于河北

    大學微積分的時候沒怎么認真學。前陣子陪小娃去書店看書,正巧看到本介紹微積分的,就翻了翻,覺得好像挺有意思的啊?就買了本回來看看。

    前半本看看還思路清楚,后半本感覺需要做點筆記了,干脆寫了存檔吧。作尋找失去記憶的鎖環。萬一要用到可以來看看思路。

    微積分在電腦上不好打字,就寫了存成圖方便些。

    微分、求導的概念

    dx、dy是x、y增量,然后趨近無窮小

    就能求得f(x)在范圍內的斜率

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    求導,就是找斜率,就是函數的變化是否激烈的程度。

    斜率為負時原函數方向向下。斜率為零時原函數放平。

    這樣,當斜率為0時,也即求導后的函數值為0時,原函數此時(x為對應值時)有可能是極值。

    當然,也會有其他情況。

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    一些微分的常見應用
    求圓面積、圓錐的體積。一些曲線邊緣的面積。

    這里有個公式:

    1平方+到N的平方=1/6 N(N+1)(2N+1)

    圓面積=無數個小三角形的拼接

    圓錐體積=無數個底部半徑變化的小圓柱的疊加

    曲線的陰影面積=無數個平分x的細高長方形面積累加

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    圓體積、圓錐側面積、圓臺側面積

    圓體積=圓柱挖去圓錐的體積(根據勾股定理)

    圓錐側面積=鋪開的扇形面積

    圓臺的側面積=大圓錐側面積-上面的小圓錐側面積

                        =上底加下底的一半 的圓錐側面積

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    圓體表面積

    解法1:用輔助線把r轉換成d

    解法2:把x、r的圓錐、圓臺參數用三角函數轉換成圓半徑R、d有關

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    球體表面積和體積的互相轉換。

    圓體積=無數個以球表面為底的圓錐體積之和

    積分的含義

    可以說是求導的逆運算。也有其他定義。

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    積分的一些應用

    無限延伸的曲線,繞x軸旋轉形成的物體體積

    問題:下面曲線旋轉x軸得到的體積,為什么可以定義x=1時,V=0?那照圖看,x=0時V也等于0啊,x=0.5時,V也=0啊。

    我個人感覺應該是連續函數的起點。因為一旦起點定了,右邊的體積就定了。


    這里的圖形,用微分的圓柱疊加,會出現錯誤,會算出和圓錐一樣的體積。
    這里要用微分疊加的話,需要用圓臺體積公式來做。

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    微分,我感覺是向低維度收縮。體積變面積、面積變線條

    積分,是根據線條性質向高緯度展開。當然,這其中肯定會有細節的丟失。

    無窮級數的一些性質

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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,就可以無限延伸出去。
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    在不同介質行進的最短時間



    圖1

    一個人在海里的B點,他要先游泳上岸,再跑步去A點。
    因為跑步速度大于游泳時間,所以AB直線并不是答案。它可以選擇海里游泳少一點,多跑步,來節約出更多的時間。


    關鍵f(x)

    找到要求的目標極值——t,和變化量x的關系。

    這里仔細思考可以發現,o的位置會沿著x軸左右移動,但最大不超過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,來分析光進入不同介質時產生的折射路徑。

    可以發現,光進入不同介質后,會自然尋找最短路徑,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。

    有一個物理學家是這么說的,光沒有選擇,而是走遍了所有的可能。

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

    也是根據求的極值h,來列方程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

    開普勒定律,星球的公轉周期的平方與他公轉半徑成正比。

    布萊尼茨法則

    一些求導運算的法則
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    第一積分換元法,及簡單應用

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    第二換元法:三角代換

    三角恒等式及一些應用,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


    用一個已知方程
    代換法
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    求單擺周期 2

    這個是完整的解法,把cos用泰勒公式展開。取前2項近似。

    時間周期T是怎么和π聯系上的?我也覺得挺神奇。
    從這里看出,應該和角速度有關。
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    多元方程偏導求極值
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    多元函數,極值的不同情況

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    e的定義,及一些應用

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    泰勒級數的分析

    需要知道x在一個特定值時,該函數的每一級導數的值

    所以用來展開關于循環導數的e、或者三角函數的f(x)比較有意義。

    比如用于前面單擺周期的cosx的展開。
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    虛數的定義,和一些基礎運算

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    一些對數的寫法

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