摘 要: 本文主要以均勻和非均勻物質(zhì)分布為基礎(chǔ),采用了局部均勻求近似,利用極限得精確的數(shù)學(xué)思想方法,探討了導(dǎo)數(shù)和積分是處理均勻量中的乘法和除法在處理相應(yīng)的非均勻事物的發(fā)展,簡單地分析積分和微分之間的關(guān)系。
關(guān)鍵詞: 微積分 均勻 非趙紅妮均勻
由于物體運(yùn)動過程中某一時刻的瞬時速度、曲線在一點(diǎn)處的切線問題、函數(shù)的最值、曲線長、曲線圍成的面積、曲面圍成的體積、物體的重心等這一系列問題的出現(xiàn)促使了微積分的誕生。國際數(shù)學(xué)家教育委員會前主席、荷蘭數(shù)學(xué)家H.Freudental說:“沒有一種數(shù)學(xué)思想以它被發(fā)現(xiàn)時的那個樣子發(fā)表出來,一個問題被解決以后,相應(yīng)地發(fā)展成為一種形式化的技巧,結(jié)果使得火熱的思考變成冰冷的美麗?!?/p>
任何事物都有其微觀和宏觀不同的表現(xiàn)形式,現(xiàn)將其簡單地歸納如下。
通過上表可以看出,任何事物都有兩面性的體現(xiàn),而我們所探討的微分與積分也是在初級教學(xué)中乘法除法的一個延伸,用以解決實際中的問題。
1.均勻與非均勻物質(zhì)變化率
現(xiàn)以均勻與非分布的物質(zhì)從質(zhì)量分布的細(xì)密程度、單位長度上的變化、變化率、函數(shù)表達(dá)式及圖形來對比兩者之間的共性和不同。
通過表2可以看出,非均勻分布與均勻分布基本類似,非均勻物質(zhì)在各方面的表示都是均勻物質(zhì)的推廣,由線性函數(shù)到非線性函數(shù),從直線到曲線,均勻物質(zhì)是非均勻物質(zhì)分布的特殊情況,而非均勻物質(zhì)是均勻物質(zhì)的推廣。
2.微積分方法的本質(zhì)(物質(zhì)細(xì)棒)
不管從微觀還是宏觀角度而言,解決的基本思想方法是一樣的“局部均勻求近似”“利用極限得精確”;導(dǎo)數(shù)與定積分分別是處理均勻量的商和積在處理相應(yīng)的非均勻量中的發(fā)展;均勻物體用乘除法,非均勻物體采用微積分。
3.微分與積分的關(guān)系
現(xiàn)以線密度為μ(x),求質(zhì)量為m(x),探討微分與積分的關(guān)系。
1)在微小一段[x,x+Δx]上對μ(x)以“不變代變”,求質(zhì)量m(x)增量的近似值。
對上式兩邊求微分可得=μ(x),則m(x)為μ(x)的原函數(shù),而μ(x)是m(x)的導(dǎo)函數(shù),兩者之間是原函數(shù)與導(dǎo)函數(shù)的關(guān)系。
2)同理是否可在[a,b]區(qū)間上對導(dǎo)函數(shù)μ(x)以“不變代變”求原函數(shù)m(x)增量的近似值呢?上述這個例子是否具有普遍性?
假設(shè)F= f(x)dx成立,則可推出F(x)= f(u)du,u∈(a,b)。
若f(x)是[a,b]上的連續(xù)函數(shù),則有
假設(shè)f(x)是[a,b]上的連續(xù)函數(shù),則有
通過上式可以看出
4.總結(jié)
1)導(dǎo)數(shù)和積分是商和積的發(fā)展,即導(dǎo)數(shù)和積分是處理均勻量中商和積兩個概念在處理相應(yīng)地非均勻量事物的發(fā)展,也就是說導(dǎo)數(shù)和積分是處理均勻量中的乘法和除法在處理相應(yīng)的非均勻量事物的發(fā)展;
2)積分是微分的無限累加,求積分的關(guān)鍵在于求微分;
3)求微分就是尋找所求量的微小增量的線性主部,通??上葘ふ宜罅糠蔷鶆蚍植嫉哪骋涣浚捎诖肆康淖兓斐煞蔷鶆蚍植?,將此量在微小局部以“不變代變”便可得到所求微分。