很长一段时间以来,笔者几乎遍读(欧)美版、俄版、日版、中版微积分教材,也曾看过不少相关类图书,试图了解微积分这门课程的精髓。
在我们的教科书里,都有很大篇幅讲数列与极限以及如何求导,至于它们之间的关系其实讲得并不彻底。如果我们不能明白它们之间的关系,就容易沦为做题“机器”,但并不能算真正掌握微积分。
一般来说,我们认为极限是微积分的基本思想,但以我的见解,极限前面如果加上数列两个字可能更具引导性。
我们知道,当一个函数式写成,就意味着规则已经制定完成,由于y随着x的变化而变化,所以y=f(x)实则只由x一个元素决定。因此,在y=f(x)中,y由x求得,变化率由导数求得。
为使方便理解,我们不妨以y=x^2这个函数为例简单说明一下数列极限与导数之间的关系。
那么,按照我们平时的习惯写法,函数的变化率由((x+h)^2-x^2)/h=2x+h求得。如果取x=5,h依次取0.1,0.01,0.,0.0......则对应的函数变化率就为10.1,10.01,10.,10.0......很明显,随着h的取值越来越小,函数的变化率将趋向于10.0值;也很明显,10.0就是函数变化率的数列极限。
更普遍地说,利用求导公式x^n=nx^(n-1),仅就y=x^2而言,对于任意x的变化率极限都是2x,以表示当h=0时变化率2x+h的极限值。
以上这个例子虽然简单,但充分说明了数列极限与导数之间的关系。
更进一步,根据指数函数
=1+
/1!+
/2!+
/3!+......正弦函数
=
-
/3!+
/5!-
/7!+......余弦函数
=1-
/2!+
/4!-
/6!+......同样表达为数列形式。大家不妨细细推敲,这里面埋藏着两个重要极限
和
,乃是解决涉及指数函数与三角函数求导问题的关键,实际上数列极限与导数两者密不可分。
我认为,学微积分没有任何捷径可走,没有长期的浸淫难以掌握其中的精髓,但数列极限与导数之间的关系可以说是微积分的精妙所在,也许学微积分可以从这里开始。
编撰:然好
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