1 探索计算曲边梯形面积的更为简洁、高效的方法

《马同学图解微积分(上)》的第二章「函数与极限」中,我们用矩形来逼近下的曲边梯形,然后求出了这些矩形面积和为,如下图所示。

 、以及

围成的曲边梯形,其下的矩形面积和为

然后通过数列极限求出曲边梯形的面积为,如下图所示。

 、以及
围成的曲边梯形面积为

但对于不少曲边梯形而言,上述方法可能过于繁琐。为了说明这一点,让我们来看一道例题,它将很好地展示这种方法的复杂性。(点击阅读原文可以查看例题)。

2 通过“导数和微分”来求出“线性近似”
本章是寻找曲边梯形面积更为简洁、高效的计算方法的开篇,其主要任务是通过“导数和微分”来求出“线性近似”,如下图中的章节地图所示。

想找到通用解法需要先研究“线性近似”。比如要求下图中函数之间的曲边梯形面积。

 

以及围成的曲边梯形

需要先将曲边梯形分为份,如下图所示。

如何理解线性近似与微分?

将曲边梯形分为

然后将每一份都用某矩形来近似,这就是曲边梯形中的“线性近似”,如下图所示。

每一份都用某矩形来近似

前面提到曲边梯形是由、以及围成的,其中复杂的只有函数,所以先来研究如何对函数进行“线性近似”。
3 函数曲线的线性近似

单独作出函数的图像,如下图所示。

函数的图像

当然不可能用一根线段来近似,也需要将该函数分为份,如下图所示。

将该函数分为

然后每一份都可以用一根线段来近似,这就是函数曲线的“线性近似”,如下图所示。

每一份都可以用一根线段来近似

4 微分

对于某一段曲线而言,用于近似它的直线就被称为该曲线的 微分 ,如下图所示。

近似某段曲线的直线称为该曲线的微分

微分以及微分的求解就是本单元要学习的内容,从下一课开始,我们就会进行其中细节的讨论。


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