导数

时间:2024-03-28 12:23:00

什么是导数?

导数就是用来找到“线性近似”的数学工具。
核心思路:“以直代曲,线性逼近”
导数

对导数的三种认知

三种认知是什么?

在学习微积分的过程中,我对导数的认知经历了三次变化:

  • 导数是变化率、是切线的斜率、是速度、是加速度

  • 导数是用来找到“线性近似”的数学工具

  • 导数是线性变换

接下来分别来认识一下这三种理解

1.导数是变化率,是切线的斜率,是速度,是加速度

微积分的发明人之一是牛顿,牛顿主要还是研究物理为主,微积分不过是他发明出来研究物理的一个数学工具
导数
导数
导数
还可以顺便得到了切线的斜率:
导数

我们一般是上面这样的学习过程,所以我们认为,导数是曲线的变化率、是瞬时速度、是加速度,还可以是切线的斜率。

2. 导数是用来找到“线性近似”的数学工具
2.1 微积分的基本思想

微积分的基本思想是“以直代曲”:
导数
“以直代曲”的意思就是,切线可以在切点附近很好的近似曲线:
导数
我觉得下面这幅图也挺有意思,如果在曲线上多选几个点,都作出附近的切线,我们可以透过切线看到曲线的轮廓(实现了使用直线对曲线的一个拟合):
导数

这里可以得到一个直观印象,切线可以在切点附近很好的近似曲线(拟合曲线)。如果仔细看泰勒公式、洛必达法则等,还会通过代数发现这一事实。

2.2 导数是用来找到“线性近似”的数学工具

因为“以直代曲”是微积分的基础,所以我们首要任务就是要找到这个“直”,也就是切线,也就是所谓的“线性近似”。导数就是为了完成这个任务需要使用的数学工具。

我们来看看,在一元函数中:
导数

因此,在一元函数中,我们把导数看作斜率,可以找到我们想要的“线性近似”(切线),但是在二元中,我们需要新的技术手段。

参考文献:

马同学–如何理解导数的概念 ?