微積分 導數

2022-07-02 09:39:07 字數 1555 閱讀 2844

首先研究導數的數學家是費馬。

​ 大約在2023年,法國數學家費馬研究了作曲線的切線和求函式極值的方法;2023年左右,他寫一篇手稿《求最大值與最小值的方法》。在作切線時,他構造了差分f(a+e)-f(a),發現的因子e就是我們所說的導數f'(a)[1]

。系統地研究導數的數學家是牛萊(牛頓、萊布尼茨)。

​ 在前人創造性研究的基礎上,大數學家牛頓、萊布尼茨等從不同的角度開始系統地研究微積分。牛頓的微積分理論被稱為「流數術」,他稱變數為流量,稱變數的變化率為流數,相當於我們所說的導數。牛頓的有關「流數術」的主要著作是《求曲邊形面積》、《運用無窮多項方程的計算法》和《流數術和無窮級數》.流數理論的實質概括為:他的重點在於乙個變數的函式而不在於多變數的方程;在於自變數的變化與函式的變化的比的構成;最在於決定這個比當變化趨於零時的極限 [2]。

使導數趨於成熟的則是大數學家柯西。

2023年,柯西在他的《無窮小分析概論》中定義導數:如果函式y=f(x)在變數x的兩個給定的界限之間保持連續,並且我們為這樣的變數指定乙個包含在這兩個不同界限之間的值,那麼是使變數得到乙個無窮小增量 [3]。

在給出導數的完整的定義之前,我們應當指出鄰域的概念。

請閱讀 數列極限(一)---許江一墨。

定義:當自變數x無限趨近某一數值x0(記作x→x0)時,函式f(x)的數值無限趨近某一確定的數值a,則a叫做x→x0時函式f(x)的極限值,並記作

,其中的「lim」 是英語「limit(極限)」一詞的縮寫,讀作」當x趨近於x0時,f(x)的極限值等於a」。

詳細的極限概念請參見數列極限(二)---許江一墨。

定義:設函式y = f(x)在點x0的某個鄰域上有定義,當自變數x在x0處有增量δx,(x+δx)也在該鄰域內時,相應的函式取得增量δy = f(x+δx) - f(x0);如果δy/δx的值當δx→0時極限存在,則稱函式y = f(x) 在點x0處可導,並稱這個極限為函式y = f(x)在點x0處的導數,記作

,即其中的lim為limit(極限)的簡寫。

數學上把y =

稱為y = f(x) 的導函式,事實上,導函式可以進行再次求導,由此不難定義出高階的導數來。例如,路程與時間的一階導數為速度,二階導數即為加速度。

需要指出的是,並非所有的函式都可導,連續的函式不一定可導,不連續的函式一定不可導。如魏爾斯特拉斯函式。

實際上,導數的定義有很多種,如果大家不太理解鄰域的概念,可以選擇食用以下定義。

定義:當自變數的增量δx→0時,因變數的增量δy與自變數的增量δx之商的極限叫做導數或者微商。導數的含義,簡單來說就是y隨x變化的變化率,其幾何意義時該點切線的斜率。

根據導函式的定義,推導下列函式的導函式。

(1)y = x2;

(2)y = xn(n不等於0);

(3)y = sin x;

ps:由於答案均為數學公式,不太好打,所以請自行思考。

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