dx,dy是什么?

之前笼统地介绍了微分大概是什么?本节来认识第一个的微分:切线。

先描述下,它是怎样一个微分。比如,有曲线:

给出的曲线段:

要找到一个直线段来近似这个曲线段,也就是找到这个曲线段的微分:

此微分的特点是,当时,越来越逼近曲线段:

描述清楚此微分后,本文会详细讲明白以下两点:

  • 怎么求这个微分?
  • 为什么它是微分?
1 切线

这个微分其实就是切线。

1.1 最初印象

初学几何的时候,切线是这么定义的:

比如这就是圆、椭圆的切线:

但是这个定义推广到所有曲线上是不成立的:

1.2 割线的极限

我们需要用极限来定义切线。比如说,要求曲线点的切线:

附近找一点,过两点作直线,这根直线也称为割线:

然后寻找之间的点,作出割线

以此类推,找到点,作出割线:

把这些割线组成数列:

它的极限就是切线:

假设点的坐标为:

那么,在足够小的邻域内,点的切线与曲线有一个交点还是两个交点?

足够小的邻域内,点的切线与曲线有一个交点。

可以这么思考,在足够小的邻域内,与曲线有两个交点的,也就是割线,都在数列中:

而:

所以只有一个交点。

这里说明得很不严格,只是让同学们进一步理解极限。

2 导数

刚才只是给出了切线的定义,但是还是不能把切线求出来。下面来看看怎么求。

2.1 斜率

要求点的切线,知道了点坐标为,以及切线的斜率:

其中,根据直线的点斜式,可求得切线函数

就可以得到切线的函数。

2.2 导数

容易有以下推论:

所以来看看割线的斜率怎么求吧。假设要求点的切线的斜率,随便在附近找一点作割线:

可以看到当的时候(这也表明了切线是割线的极限),两者斜率不断逼近:

先把割线的斜率算出来,假设

因此:

根据刚才的分析可知:

这个极限就被称为导数:

定义 设函数在点的某个邻域内有定义,当自变量处取得增量(点仍在该邻域内)时,相应的,因变量取得增量

如果之比当时的极限存在,那么称函数在点,并称这个极限为函数在点处的,记为,即:

也常写作:

练习 的某邻域内有定义,则处可导的一个充分条件是: 存在 存在