微积分在现实中有哪些应用?
下雨天,在雨里面等待好几个小时,整个人都被淋湿了,但是仍然特别高兴。
首先,从离散的数列开始入手,定义数列极限,是收敛还是发散,收敛数列的性质,收敛准则等等。
有未知量的等式就是方程了,数学最先发展于计数,而关于数和未知数之间通过加、减、乘、除和幂等运算组合,形成代数方程:一元一次方程,一元二次方程、二元一次方程等等。然而,随着函数概念的出现,以及基于函数的微分、积分运算的引入,使得方程的范畴更广泛,未知量可以是函数、向量等数学对象,运算也不再局限于加减乘除。
再讨论函数的极限,从定义入手,迁移了数列极限的思路,讨论了函数极限的性质等,数列与函数通过海涅原则得到连接;相关的性质定理等知识点可以类比数列学习,毕竟数列是离散量(数列可以理解成自变量是自然数的函数),函数主要是连续量。
自从数学从常量数学转变为变量数学,方程的内容也随之丰富,因为数学引入了更多的概念,更多的运算,从而形成了更多的方程。其他自然科学,尤其物理学的发展也直接提出了方程解决的需求,提供了大量的研究课题。
由于连续函数的定义域是实数集,而数列可看成是定义在正整数集上的函数,由此差别,函数引入了通过极限来定义的连续和一致连续,然后给出了连续函数的有界、零点或介值、最值的性质定理。
微分方程指的是:含有未知函数及其导数的方程。该类方程的未知量是函数,不同于函数方程的是,对未知函数有求导运算,且可以是高阶导数。然而,如果方程中的未知函数只含有一个自变量,那么微分方程就是常微分方程了。
为进一步研究函数的性质,继续通过极限定义了函数的导数和微分,并引入了求导法则和微分中值定理,用于讨论函数的单调性、极值或最值、凹凸性等问题,还讨论了函数可导与连续的关系。