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微积分-MIT

第一讲

  • 微积分是研究两个函数之间的关系
两组例子
第一组:函数一:distance(距离) 函数2:speed 速率
函数一可以理解为车里程表的读数,函数二是与距离有关的速度,它描述是运动的快慢,时速的快慢。

速率是瞬间的量,比如时速60公里,从数学速率的角度来理解是指,从加速时间到当前时间,这个速率是可以达到60公里每小时。而不是指这一小时开了60公里,速率是随时间和运动变化中的速度,而不是单位时间点里的结果量(距离)

第二组 函数一:height(高度) 函数2:slope(斜率)

函数y(x) 

变化中的速率  s = d(y)/d(x)
y是高度,x是时间,高度/时间

函数一理解为高度,第二函数是斜率,表示每一个时间点的变化程度。用爬山来理解的,高度用以表示我们爬了多少。斜率表示在每一点我们能爬多快

https://www.bilibili.com/video/av58739417?p=2 
P2 34分

假设我们的速度是随时间不变加快的,速率应该是一条斜线,高度表时


什么是微分

有两个函数,函数一:distance(距离) 函数2:speed 速率
f(t)= s * t = distance
f(s) = 

距离= 时间 * 速度

那么我们从瞬时的速度来看待这两个函数的关系,假设速度不是均速的。。

当我们的车越来越快,距离和时间同比率向上增长,在图上表示

当速度慢下来,速度从高点降至0或负。

有两个函数,一个是距离和时间函数f(t),一个速度函数是s(t),当知道距离求速度这叫微分函数。

反过来,知道速度求距离叫积分。

求一个时间点里的速度这就叫微分。也是求瞬时变化的量。

微分公式 s = DF/DT ,距离=变化时距离/变化的时间

什么是积分

P2 :www.bilibili.com/video/av587…

视频35分左右: 两个函数,函数一是f(t)距离函数,函数2是速度函数s=at,s(t)

速度是恒定的,因此,随横轴t的增长,s纵轴的速度也增长,斜率也越来越高,那么细分来看就是每个小时间都有自已的速度, 距离是总和,因此整个三角形面积就是距离。 area = function(1)= 2/1t(at)

由速度函数2,反推出速度一f(t)距离函数,这就是积分。

还是以距离和斜率的函数为例子

斜率函数是速度函数,假设速度随时间和累加加快。

所有斜率内的垂直加累加就是单位时间内的距离,这就是积分

解释说明:假设你开车达到80km/t.那么速度从0-80km就是一条斜线均速增长,那么分成一个个小时间单位就是,t-1,79,t-2,78,t-3,77,以此类推,反过来,我们也可以从开始加速推起,t+0.1,0.1,t+0.2,0.2,依次类推,距离就是斜率决定的三角形面积。

P3

微积分中比较重要的函数,求出它们的斜率
dy/dx = ...

重要的函数

       斜率

y = x^n dy/dx = nx^n-1

y = sinx dy/dx = CoS x

y = e^x dy/dx = e^x



s = dy/dx = (x + ^x)^2 - x^2/ ^x 

这依然是瞬间平均速度,要求瞬时速度,还是要取某一点的极限,极限也就意味着^x趋于0


运动状态中的,增长、下降、快、慢,极大值、极小值,这些体现了导数的重要性和实用性所在


### p4 二阶导数(导数的导数)

它在处理极大、极小值时作用很大。

三个函数

距离、速度、速率的变化率

求函数的极小值,举例,速度停止,突然下降

例子三:极大值和最小值,到最高点。极大值求导出的值是负的,
极小值求导出是正的。

拐点是导数为0时,运动开始发生变化,可能从极小开始增长。也可能从极大下降。?(这个待确认)


### p5 指数函数

y = e^x

dy/dx = y

指数函数的导数就是它自身。


例子:
银行存款及利息,为了方便例子,我们假设存1块钱,一年的利息是100%。

如果粗略的算,这存款和利息的积累是指数级1^n次方。

但是我们如果要细化呢,以月算,以日算。

那就得用上微积分

假设以月算法
(1+1/12)^12,1加上12分之1的12次方是一年的总数。

假设日为算法

(1+365/1)^365: 1+ 365分之1的365次方是一年按日算的存款和利息总额

抽象公式:(1+n/1)^n ---> e

微分方程:dy/dx = cy (c=1)正利率,但利率也可能是负的。


### P6 积分总览

函数1: y(x) height
函数2: s(x) slope

关于微分和积分的推导:
y = x^n   微分:dy/dx = nx^n-1


求导反推原形:

导函数 dy/dx=x^n  反推原形:y=x^n+1/n+1   


如何从函数2求函数1:斜率反推高度

(2)-->(1) y(x) = F s(x)dx