什么是微分?导数和微分的区别是什么?微分和积分的联系?

article/2025/4/4 3:24:06

看之前推荐您阔以拿一只笔和一张纸,遇到看不懂的就画一画,增量啊什么的,会好理解很多。

先总的抽象地说一下微分是什么,假设有一个函数y=f(x)。假设y轴上有一个增量,把这个增量叫做Δy。字面上理解,什么是增量?就是增大的量,那么可以这么用式子表示,Δy = f(x+Δx) - f(x),Δx是一个x轴上的相对于x的增量。当Δx无限接近于0的时候,Δy就是微分,记为dy。为什么当Δx无限接近于0的时候,这个增量就是微分呢?继续往下看,图1部分有解释。

 

 

导数的定义式子:f '(x0) =  ;,,,这里前面写错了,是delta y/delta x

导数表示函数某一点的斜率,上面的定义式子表示的就是导数在x0点的斜率,

微分是什么?微分数学上用dy 来表示。

结合下列式子和高中知识认真研究 图1,看明白了 也就知道微分时啥了。

f '(x0) =  

\Delta y = f(x0+\Delta x)-f(x0)

微分定义式子:dy=f '(x0) * \Delta x

\Delta x就是dx,他们是一个意思,但是dy不是\Delta y,从图中就能看出来dy不是\Delta y,dy是微分,从图中可见也就是切线的增量,\Delta y则是原函数的增量。但是当\Deltax->0的时候 dy=\Delta y,这个很好理解,仔细想一想当\Deltax->0的时候,\Delta y和dy的差距不救也趋于0了么。另外特殊的有,当原函数f(x)是一次线性函数的时候dy=\Delta y

图1

 

 

总结:导数和微分完全是两个东西,导数用来表示f(x)在某点的斜率,而微分表示的是在切线上的增量,也就是图中的dy那一部分。这么一看感觉还是有点模糊,但其实,还是要放到\Delta x\rightarrow 0的环境下来看,我们研究微分不就是\Delta x\rightarrow 0么,图是将\Delta x放大了看的结果。当\Delta x\rightarrow 0时,dy=\Delta y=函数的x从x0增加到x0+\Delta x时对应的增量。

 

微分和积分的关系:

结合积分,积分和微分是一个互逆的运算,假设 \int f'(x)dx = f(x),  f'(x)dx就是微分dy(看上头的图,斜率乘dx就是dy), 那么变成 \int dy = f(x),微分号和积分号抵消,也就是对原函数微分一下,再积分一下,那么上式变成y=f(x),也就是变回了原函数,说明微分和积分是互逆的运算。

还是觉得模糊,那么就这么理解,积分反映的是求和,离散状态下,积分就是求和。工程上用到积分的时候,就是将变量求和。

微分反应的是增加的量,工程上用到微分的时候,也即后一时刻和前一时刻的变化率(变化率不是斜率!只是因为知道增减的\Delta y值,所以反映了前后时刻的变化的大小)

 

最后丢几个概念:\Delta y若是\Delta x的线性函数即可微

在x0上,可微必可导,可导必可微


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