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《高等數學》 總結 導數、微分、不定積分

必須掌握各個概念的定義。從定義中,深入的理解概念,以及發掘概念之間的相互聯絡。

導數&微分

微積分有兩種定義:
1、古典微積分
這是一種直觀、便於理解的定義。首先定義微分是微小變化量。比如函式y=f(x)中dx是x的微小變化量,那麼dy就是dx對應的y的微小變化。導數也就從中得到了定義:是兩個微小變數的比值=dy/dx。所以導數也被稱為微商。這是古典定義,可以看出是非常容易理解的。

2、基於極限的微積分。
古典微積分雖然直觀但是不夠嚴謹,因此全新的微積分定義被髮明瞭,這就是基於極限的微積分。導數首先被嚴格的定義為了一種極限:
這裡寫圖片描述
然後微分在導數的基礎上得到了定義:(來源於維基)

這裡寫圖片描述
從定義可以看出,微分dy被定義為了一個函式,這個函式是y真實變化量Δy的一個線性近似。ΔyΔx是非線性關係,但是dy和Δx是線性關係。那麼在點x處,且Δx趨近於0時,線性關係中的A值就是函式在x處的導數。所以有:
這裡寫圖片描述
可以看出這裡dy也可以像古典微積分定義的微分那樣被理解為一個微小變化量,只不過其中的含義更深刻了。

不定積分

不定積分的定義
首先明確一點,一定要區分不定積分和定積分。從概念上說,這是兩個定義完全不同的東西。
不定積分是給定一個函式,求該函式的帶有一個常數項的原函式的過程。所以不定積分的結果是一個函式。相比之下,定積分得到的結果是一個數值。

計算不定積分的方法:


1、基本積分表
2、不定積分滿足加性、齊性。(線性對映的兩個性質!)
3、第一換元法
這裡寫圖片描述
暫時把這個定積分看成不定積分。嚴格的講,積分表示式中dx這個符號是整體的一部分,並不表示微分的概念。然而,如果把dx當做微分,根據微分的定義,進行第一換元法中的變化就是合情合理的了,因為這個過程其實是將一個微分替換為另一個微分。
4、第二換元法
第二換元法是第一換元法的相反過程。把dx分解,x可以看做是一個函式,然而x可以被變換為任何的函式,所以第二換元法更加靈活和困難。
5、分部積分法
這裡寫圖片描述
這是由導數的乘法法則來的。