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”
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:
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导数是变化率、是切线的斜率、是速度、是加速度
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导数是用来找到“线性近似”的数学工具
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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
还可以顺便得到了切线的斜率:
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”:
“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:
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):
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:
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。