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(jiǎn)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(dòng)過(guò)程中某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度、曲線在一點(diǎn)處的切線問(wèn)題、函數(shù)的最值、曲線長(zhǎng)、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(wèn)題的出現(xiàn)促使了微積分的誕生。國(guó)際數(shù)學(xué)家教育委員會(huì)前主席、荷蘭數(shù)學(xué)家H.Freudental說(shuō):“沒(méi)有一種數(shù)學(xué)思想以它被發(fā)現(xiàn)時(shí)的那個(gè)樣子發(fā)表出來(lái),一個(gè)問(wèn)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(jiǎn)單地歸納如下。
通過(guò)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(jí)教學(xué)中乘法除法的一個(gè)延伸,用以解決實(shí)際中的問(wèn)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(zhǎng)度上的變化、變化率、函數(shù)表達(dá)式及圖形來(lái)對(duì)比兩者之間的共性和不同。
通過(guò)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(duì)μ(x)以“不變代變”,求質(zhì)量m(x)增量的近似值。
對(duì)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(duì)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(gè)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(guò)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(gè)概念在處理相應(yīng)地非均勻量事物的發(fā)展,也就是說(shuō)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(wú)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,通常可先尋找所求量非均勻分布的某一量,由于此量的變化造成非均勻分布,將此量在微小局部以“不變代變”便可得到所求微分。