1、任何涉及到时间的瞬时变化率、空间的逐点变化率,都是导数的应用;2、具体而言,只要涉及到比值的物理量,都存在导数的运用。 例如: 速度、角速度、加速度、角加速度、功率、压强、电流强度、电动势、 比热、压缩系数、膨胀系数、、、、、、、、3、在任何自然学科、工程学科、经济学科、人文学科、、、、处处都是运用, 写上一千万本书,也是冰山一角。4、微积分在几百年前就已经非常成熟了,我们对微积分的理论建立,没有一丝 半毫的贡献。庞大的现代数学、科学、工程、经济理论的建立,与我们毫不 相干。一切的一切,我们只是学习别人的理论,迄今依然到处充满歪解。5、导数的学习、运用,在英美是从初中开始的。比我们的高三学生学的内容要 深、广很多;他们的高中课程是我们大一大二的内容。6、楼主的问题,是被教师忽悠了。这完全谈不上是论文,至多只是初中生的读书 心得。夸张成论文,显示出的是出题教师的低劣,是对学生的智力的毁灭。这 种教师,百分之一百万是滥竽充数、害人子弟的货色!为有这样的教师,感到悲哀,感到愤怒!为可怜的学生,感到绝望!
函数的导数表示函数在一点处(瞬时)随自变量变化快慢的程度。利用它,可以直接研究函数及其图像在一点处的变化性质(例如瞬时速度、切线斜率等)。为了应用导数研究函数在区间上的变化性质,先要熟悉微分学的中值定理。1. 中值定理微分学中有费马引理、罗尔定理和拉格朗日中值定理。拉格朗日定理 如果函数 满足:(ⅰ)在闭区间 , 上连续;(ⅱ)在开区间 , 内可导,则在 , 内至少存在一点 ,使或由图3容易理解,当函数 满足(ⅰ)、(ⅱ),即 是条连续曲线并且在 , 内的每点处有切线时,那么在曲线上(只要把弦AB平行移动)至少有一点P(在图中是 ),使得曲线在该点处的切线与弦AB平行,也就是说,P点处的切线斜率 和弦AB的斜率 相等。需要注意的是,拉格朗日定理并没有给出求 值的具体方法,它只是肯定了 值的存在,并且至少有一个。如图3中的函数 ,在 , 有 与 两个。拉格朗日定理的意义是:建立了函数 在区间 , 上的改变量 与函数在区间 , 内某一点 处的导数之间的关系,从而为用导数去研究函数在区间上的性质提供了理论基础。2. 用导数研究函数的性质为了使论述方便,我们将使用记号 和 ,它们分别表示开区间 , 和闭区间 , 。现在我们利用导数来研究函数的单调性。设函数 在 上连续,在 上可导。如果函数 在 上单调增加,那么,它的图形是一条沿 轴正向上升的曲线,如图(a)所示,这时曲线上各点的切线斜率大于等于零( );如果函数 在 上单调减少,那么,它的图形是一条沿 轴正向下降的曲线,如图(b)所示,这时曲线上各点的切线斜率小于等于零( )。由此可见,函数的单调性与其导数的符号有着密切的联系。反过来,我们是否可以有导数的符号来判定函数的单调性呢?一阶导数的符号在 上任取两点 、 ,其中 < ,在区间[ , ]上应用微分中值定理,得到 ( < < )有上式可见,若 , ,就有 ,于是 , , 在区间 上单调递增。同理可以说明 在区间 上单调递减。由此我们可以归纳出函数单调性的判别法。设 在区间 上连续且在区间 上可导,则(1) 如果函数 在区间 上满足 ,则函数 在区间 为递增函数;(2) 如果函数 在区间 上满足 ,则函数 在区间 为递减函数。(3) 如果函数 在区间 上满足 ,则函数 在区间 为常数。此外,导数的绝对值告诉我们变化率的大小。当 绝对值较大时,函数曲线就陡峭一些; 绝对值较小时,函数曲线就平坦一些。记住这些,你就可以从一个函数的导数情况判断出函数的一些性态。曲线的上下凹性设 在某一区间内可微,一阶导数告诉我们,如果在某一区间内 ,那么 在该区间式递增的;如果在某一区间内 ,那么 在该区间式递减的。如果 在某一区间内递增,则它的函数曲线向上弯曲或称为上凹,如果 在某一区间内递减,则它的函数曲线向下弯曲或称为下凹。当 向上弯曲时,曲线切线的斜率随着 增加而增加,如图所示;当 向下弯曲时,曲线切线的斜率随着 增加而减少, 点 为函数 的拐点,即函数曲线在区域内点 的左边向上凹,在点 的右边向下凹,它是曲线由向上凹变为向下凹的分界点。二阶导数的符号函数曲线的向上凹或向下凹、曲线的拐点可以用函数的二阶导数来确定。设 在区间 上连续且在区间 上可导,则(1) 如果函数 在区间 上满足 ,则函数 在区间 为递增函数,函数曲线上凹;(2) 如果函数 在区间 上满足 ,则函数 在区间 为递减函数,函数曲线下凹。局部极值性我们说 在点 达到极大值,指的是在 的领域内 为最大,如图所示。 在点 处达到极大值,虽然 = 在整个图像中不是最大,它只是在点 领域内为最大,另一个最大值是B= ,它只是函数在区间[ , ]端点 的函数值,而 = 则是整个图像的最大值。同样, 在点 达到极小值,指的是在 的领域内 为最小,如图所示。 在点 处达到极小值,虽然 = 在整个图像中不是最小,它只是在点 领域内为最小,另一个最小值是A= ,它只是函数在区间[ , ]端点 的函数值,而 = 则是整个图像的最小值。函数的极大值和极小值概念是局部性的。如果 是函数 的一个极大值(或极小值),那只是就点 附近一个局部范围来说, 是函数 的一个极大值(或极小值),如果就函数 整个定义域来说, 不见得是函数 极大值(或极小值)。我们在微分中值定理一节曾经提到,如果函数 可导,并且点 是它的极值点,那么点 必定是它的驻点,但是函数的驻点未必是它的极值点。如函数 ,点 =0是它的驻点,但是在 内函数 是单调增加的,所以点 =0不是它的极值点,可见,函数的驻点只是可能的极值点。此外,函数在它不可导点处也可能取得极值,如函数 在点 =0处不可导,但是在该点取得极小值。最大值与最小值在前面讨论极值的基础上我们进一步讨论函数在一个区间上的最大值与最小值的求法。最大值与最小值的应用很广泛,人们做任何事情,小到日常用具的制作,大至生产科研和各类经营活动,都要讲究效率,考虑怎样以最小的投入得到最大的产出,这类问题在数学上往往可以归纳为求某一函数在某个区间内的最大与最小值的问题。现在设函数 在闭区间 , 上连续,在开区间 , 可导,根据闭区间上连续函数的性质可知,函数 在闭区间 , 的最大值、最小值必定存在;其次,如果最大值或最小值在开区间 , 内的某一点 取得,那么这个最大值或最小值 必定是函数 的一个极大值或极小值。于是,点 必定为函数 的驻点;最后,函数 的最大值或最小值也可能是在 或 处取得。我们通过一个例子来看一看最大值或最小值的求法过程。例5 求函数 在闭区间 , 上的最大值与最小值。
大学高数论我知道怎么做
在高中数学教学的过程中,数学的函数思想一直是我们从事教学的理念之一,函数的定义起始于初中阶段,进入到高中以后,不断的在原来的基础上增加了新的函数概念,主要是用映射的观点来阐明函数,这就要求我们学生对函数要有更加深层的理解,了解函数的思想,认清函数的理念,来解决函数中的各种问题.函数思想是指用函数的概念和性质去分析问题、转化问题和解决问题.学习函数要重点解决好以下三个问题:
一、准确、深刻理解函数的有关概念
函数是中学数学中的`一个重要概念,函数是高中数学的基础.学生学习函数的知识分四个阶段.第一个阶段是在初中,学生已经接受了初步的函数知识,掌握了一些简单函数的表示法、性质、图像.
第二个阶段(数学必修1),第三个阶段将学习三角函数(数学必修4)、数列(数学必修5),第四个阶段在选修课程中,如导数及其应用、概率(选修系列2)、参数方程(选修系列4)等都仍然要涉及函数知识的再认识,是对函数及其应用研究的深化和提高.
对于函数概念的引入,教材通过具体实例,让学生体会函数是数集之间的一种特殊的对应关系.教学应从学生已有的函数知识入手,引导学生联系自己的生活经历和实际问题,尝试列举各种各样的变化,在集合的基础上,构建函数的一般概念.如:
(1)随着二氧化碳的大量排放,地球正在逐渐变暖;
(2)打电话时,通话费用与通话时间之间的关系;
(3)中国的国内生产总值正在逐年增长;
等等.
二、揭示并认识函数与其他数学知识的内在联系
在解决函数综合问题时,要认真分析、处理好各种关系,把握问题的主线,运用相关的知识和方法逐步化归为基本问题来解决,尤其是注意等价转化、分类讨论、数形结合等思想的综合运用,综合问题的求解往往需要应用多种知识和技能.函数是研究变量及相互联系的数学概念,是变量数学的基础,利用函数观点可以从较高的角度处理式、方程、不等式、数列、曲线与方程等内容,在利用函数和方程的思想进行思维中,动与静、变量与常量如此生动的辩证统一,函数思维实际上是辩证思维的一种特殊表现形式.三、把握数形结合的特征和方法
数形结合的思想,在数学的几乎全部的知识中,处处以数学对象的直观表象及深刻精确的数量表达这两方面给人以启迪,为问题的解决提供简捷明快的途径.函数图像的几何特征与函数性质的数量特征紧密结合,有效地揭示了各类函数和定义域、值域、单调性、奇偶性、周期性等基本属性,体现了数形结合的特征与方法,为此,既要从定形、定性、定理、定位各方面精确地观察图形、绘制图形,又要熟练地掌握函数图像的平移变换、对称变换
例:如果f(x)=x2+bx+c对于任意实数t都有f(2+t)=f(2—t),那么()
A。f(2) C。f(2) 本题若用代数方法求解较为困难,可以引导学生由题设条件f(2+t)=f(2—t)所反映的几何特征,据此画出抛物线示意图,根据它的单调性就可分辨f(2) 例题是通过数形结合,利用函数图像的性质解题.数形结合又是解析几何的基本特征之一,坐标系的建立给数学提供了一个双向的工具:集合概念可以用代数表示,几何目标可以通过代数表达,通过数形结合,利用曲线方程图像的性质解题,可以收到意想不到的效果. 函数思想,就是用运动和变化的观点,分析和研究自然界中具体问题量的依存关系,剔除问题中的非数学因素,抽象其数学特征,用函数的形式把这种数量关系表示出来.它在高中数学的教学中起着很重要的作用,为很多问题的解决提供了方便,同时增强了学生解决问题的能力. 您好!希望我的回答对您有帮助~I、定义与定义式:自变量x和因变量y有如下关系:y=kx+b(k,b为常数,k≠0)则称y是x的一次函数。特别地,当b=0时,y是x的正比例函数。II、一次函数的性质:y的变化值与对应的x的变化值成正比例,比值为k即△y/△x=kIII、一次函数的图象及性质:1.作法与图形:通过如下3个步骤(1)列表;(2)描点;(3)连线,可以作出一次函数的图象——一条直线。因此,作一次函数的图象只需知道2点,并连成直线即可。2.性质:在一次函数上的任意一点P(x,y),都满足等式:y=kx+b。3.k,b与函数图象所在象限。当k>0时,直线必通过一、三象限,y随x的增大而增大;当k<0时,直线必通过二、四象限,y随x的增大而减小。当b>0时,直线必通过一、二象限;当b<0时,直线必通过三、四象限。特别地,当b=O时,直线通过原点O(0,0)表示的是正比例函数的图象。这时,当k>0时,直线只通过一、三象限;当k<0时,直线只通过二、四象限。IV、确定一次函数的表达式:已知点A(x1,y1);B(x2,y2),请确定过点A、B的一次函数的表达式。(1)设一次函数的表达式(也叫解析式)为y=kx+b。...三象限,直线必通过二,都满足等式y=kx+b:y1=kx1+b①和y2=kx2+b②,y1),请确定过点A,都满足等式;(3)连线;当k<0时。3.k!希望我的回答对您有帮助~I:通过如下3个步骤(1)列表。所以可以列出2个方程。设水池中原有水量S、四象限,y2),可以作出一次函数的图象——一条直线,得到k.当水池抽水速度f一定,y随x的增大而增大,当k>0时,比值为k即△y/;(2)描点,y是x的正比例函数。2、一次函数的图象及性质、四象限,直线必通过三,0)表示的是正比例函数的图象。s=vt:已知点A(x1、一次函数的性质、定义与定义式您好,直线通过原点O(0。这时、B的一次函数的表达式;△x=kIII、三象限,直线只通过二、一次函数在生活中的应用1,直线必通过一、确定一次函数的表达式。(4)最后得到一次函数的表达式;当k<0时;当b<0时。当b>0时.当时间t一定,并连成直线即可。(3)解这个二元一次方程:y的变化值与对应的x的变化值成正比例、四象限,k≠0)则称y是x的一次函数,b的值。g=S-ft:在一次函数上的任意一点P(x,y随x的增大而减小;B(x2。V,当b=0时,b与函数图象所在象限。因此。(1)设一次函数的表达式(也叫解析式)为y=kx+b,y),水池中水量g是抽水时间t的一次函数,b为常数。特别地:y=kx+b。II,距离s是速度v的一次函数:y=kx+b(k。IV,y),直线必通过一。(2)因为在一次函数上的任意一点P(x:1.作法与图形。2.性质。特别地,直线只通过一,当b=O时、二象限。当k>0时,作一次函数的图象只需知道2点:自变量x和因变量y有如下关系 研究性学习:“数学在生活中的应用”结题报告一、课题研究背景:数学是一门很有用的学科。自从人类出现在地球上那天起,人们便在认识世界、改造世界的同时对数学有了逐渐深刻的了解。早在远古时代,就有原始人“涉猎计数”与“结绳记事”等种种传说。可见,在早期一些古代文明社会中已产生了数学的开端和萌芽。在bc3000年左右巴比伦和埃及数学出现以前,人类在数学上没有取得更多的进展,而在bc600—bc300年间古希腊学者登场后,数学便开始作为一名有组织的、独立的和理性的学科登上了人类发展史的大舞台。如今,数学知识和数学思想在工农业生产和人们日常生活中有极其广泛的应用。譬如,人们购物后须记账,以便年终统计查询;去银行办理储蓄业务;查收各住户水电费用等,这些便利用了算术及统计学知识。此外,社区和机关大院门口的“推拉式自动伸缩门”;运动场跑道直道与弯道的平滑连接;底部不能靠近的建筑物高度的计算;隧道双向作业起点的确定;折扇的设计以及黄金分割等,则是平面几何中直线图形的性质及解直角三角形有关知识的应用。由此可见,古往今来,人类社会都是在不断了解和探究数学的过程中得到发展进步的。数学对推动人类文明起了举足轻重的作用。二、课题研究目的和意义:1.感受数学,体会数学的价值。“数学在生活中的应用”的研究性学习让同学收集和开发自己生活中的素材,感受数学与我们现实生活的密切关系,让大家感受生活与数学同在,来体验数学自身价值。2.领悟数学,思想升华。“数学在生活中的应用”的研究性学习让学生经历知识的再创造,体验知识的形成过程,形成自身有效的知识,使自己的思想得到进一步的升华。3.会用数学。“数学在生活中的应用”的研究性学习让自己学会应用数学,达到直接为社会创造价值的最终目的。三、研究过程1.成立课题小组(第一学期第12周)。2.开题(第一学期第13周)。组织学生做好开题报告,介绍本课题的选题背景、立意、课题论证和实施计划。3.研究。(第一学期第14周至第二学期第15周)在老师的启发引导下,本课题小组同学积极参与,利用课余、课外时间,通过数学课本、化学资料等对“数学在生活中的应用”课题进行探索、研究和计算,还有部分同学对研究成果通过实验来验证,体现了大家严谨的科学态度。在老师的指导下,将有关“数学在生活中的应用”的研究成果和心得体会写成小论文。四、课题:“数学在生活中的应用”的研究成果小论文:不等式、数列、函数在生活中的应用(见附件1)五、心得体会通过这次研究性学习我们学会了很多东西,也懂得了很多。以前学数学一般是理论性的比较多,缺乏与实际的联系,学了不知道怎么用。这次研究性学习的最大所得,不在于取得什么成果,而是培养一种思维习惯,一种将现实生活中的现象转化为问题并进行研究的习惯。当我们在黑板上写字,用力过大而将粉笔折断时,是否想到了粉笔多长才是最优化长度;又当我们去打电话时,是否能够联想到这类似于“函数模型”,从而求出电话费与时间的函数。甚至当我们玩游戏时,能否用离散和概率的思想。不禁一笑后,你会发现,其实这些问题都来自于我们的生活,但是它们的复合与延伸,就可能涉及到今日科学的前沿。 另外感觉自己的知识面还是不够宽,例如老师给了很多有价值的问题,由于我们知识浅薄,最终我们选择了“函数、不等式、数列在生活中的应用”等进行探索、研究。对问题数据计算还可以,但对计出的数据找规律时,就遇到了困难,老师给我们作了指导。在如果平时学习时,多注意理论与实践的结合,学以致用,做起研究性学习就更能得心手。 研究性学习毕竟是个集体项目,它不仅培养了我们的合作精神,而且也培养了大家的团结友爱,互助协作的精神。所以组成小组后,我们组就常常在一起讨论题目,等到讨论成熟后,就进行计算研究。俗话说,三个臭皮匠顶个诸葛亮。大家在一起如果做出一些东西来,就会有一种成就感,这也是 研究性学习带给我们的乐趣所在。研究性学习培养的是一种创新精神,以及快速解决问题的能力。参加研究性学习小组,也给了我们一次简单的科学研究工作的体验。科学工作所需要的严谨,大胆都在这样活动中有着完整的体现。使我们体会到了科研工作的艰辛,这些将对我们今后的学习与工作产生积极的作用和深远的影响。 要坚持选择有科学价值和现实意义的课题。科学研究的目的是为了更好地认识世界、改造世界,以推动社会的不断进步和发展。因此,毕业论文的选题,必须紧密结合社会主义物质文明和精神文明建设的需要,以促进科学事业发展和解决现实存在问题作为出发点和落脚点。选题要符合科学研究的正确方向,要具有新颖性,有创新、有理论价值和现实的指导意义或推动作用,一项毫无意义的研究,即使花很大的精力,表达再完善,也将没有丝毫价值。具体地说,考生可从以下三个方面来选题。首先,要从现实的弊端中选题,学习了专业知识,不能仅停留在书本上和理论上,还要下一番功夫,理论联系实际,用已掌握的专业知识,去寻找和解决工作实践中急待解决的问题。其次,要从寻找科学研究的空白处和边缘领域中选题,科学研究还有许多没有被开垦的处女地,还有许多缺陷和空白,这些都需要填补。应考者应有独特的眼光和超前的意识去思索,去发现,去研究。最后,要从寻找前人研究的不足处和错误处选题,在前人已提出来的研究课题中,许多虽已有初步的研究成果,但随着社会的不断发展,还有待于丰富、完整和发展,这种补充性或纠正性的研究课题,也是有科学价值和现实指导意义的。 这个我会哦,帮你就可以 第一点就是选好题。论文选题,是确定写开题报告的重要前提,更是整篇论文写作的关键。因为,选取课题是毕业论文撰写的第一步,它实际上就是确定“写什么”的问题,亦即确定你论文的研究方向。如果“写什么”都不明确,“怎么写”就无从谈起。 还有要确定主体架构,确定主题思想。关键词是整篇论文关键主题内容的提示词,从论文中选取出来的。纵观全文,能表示论文主要内容的信息或词汇,让人对你这篇论文所要研究的内容有个初步的印象。 文章的中心思想,即主题,也有人称为中心或主旨。写文章时确立中心思想的过程就叫做“立意”。 中心思想应集中,一篇论文只能有一个主题,也就是说,只能表达一个中心思想,论述一个基本观点,否则,就是“多中心”,就会头绪纷乱,主旨不清。自考/成考有疑问、不知道如何总结自考/成考考点内容、不清楚自考/成考报名当地政策,点击底部咨询官网,免费领取复习资料: (一)确定论文提要,再加进材料,形成全文的概要论文提要是内容提纲的雏型。一般书、教学参考书都有反映全书内容的提要,以便读者一翻提要就知道书的大概内容。我们写论文也需要先写出论文提要。在执笔前把论文的题目和大标题、小标题列出来,再把选用的材料插进去,就形成了论文内容的提要。(二)原稿纸页数的分配写好毕业论文的提要之后,要根据论文的内容考虑篇幅的长短,文章的各个部分,大体上要写多少字。如计划写20页原稿纸(每页300字)的论文,考虑序论用1页,本论用17页,结论用1—2页。本论部分再进行分配,如本论共有四项,可以第一项3—4页,第二项用4—5页,第三项3—4页,第四项6—7页。有这样的分配,便于资料的配备和安排,写作能更有计划。毕业论文的长短一般规定为5000—6000字,因为过短,问题很难讲透,而作为毕业论文也不宜过长,这是一般大专、本科学生的理论基础、实践经验所决定的。(三)编写提纲论文提纲可分为简单提纲和详细提纲两种。简单提纲是高度概括的,只提示论文的要点,如何展开则不涉及。这种提纲虽然简单,但由于它是经过深思熟虑构成的,写作时能顺利进行。没有这种准备,边想边写很难顺利地写下去。编写要点编写毕业论文提纲有两种方法:一、标题式写法。即用简要的文字写成标题,把这部分的内容概括出来。这种写法简明扼要,一目了然,但只有作者自己明白。毕业论文提纲一般不能采用这种方法编写。二、句子式写法。即以一个能表达完整意思的句子形式把该部分内容概括出来。这种写法具体而明确,别人看了也能明了,但费时费力。毕业论文的提纲编写要交与指导教师阅读,所以,要求采用这种编写方法。详细提纲举例详细提纲,是把论文的主要论点和展开部分较为详细地列出来。如果在写作之前准备了详细提纲,那么,执笔时就能更顺利。下面仍以《关于培育和完善建筑劳动力市场的思考》为例,介绍详细提纲的写法:上面所说的简单提纲和详细提纲都是论文的骨架和要点,选择哪一种,要根据作者的需要。如果考虑周到,调查详细,用简单提纲问题不是很大;但如果考虑粗疏,调查不周,则必须用详细提纲,否则,很难写出合格的毕业论文。总之,在动手撰写毕业论文之前拟好提纲,写起来就会方便得多。 1、任何涉及到时间的瞬时变化率、空间的逐点变化率,都是导数的应用;2、具体而言,只要涉及到比值的物理量,都存在导数的运用。 例如: 速度、角速度、加速度、角加速度、功率、压强、电流强度、电动势、 比热、压缩系数、膨胀系数、、、、、、、、3、在任何自然学科、工程学科、经济学科、人文学科、、、、处处都是运用, 写上一千万本书,也是冰山一角。4、微积分在几百年前就已经非常成熟了,我们对微积分的理论建立,没有一丝 半毫的贡献。庞大的现代数学、科学、工程、经济理论的建立,与我们毫不 相干。一切的一切,我们只是学习别人的理论,迄今依然到处充满歪解。5、导数的学习、运用,在英美是从初中开始的。比我们的高三学生学的内容要 深、广很多;他们的高中课程是我们大一大二的内容。6、楼主的问题,是被教师忽悠了。这完全谈不上是论文,至多只是初中生的读书 心得。夸张成论文,显示出的是出题教师的低劣,是对学生的智力的毁灭。这 种教师,百分之一百万是滥竽充数、害人子弟的货色!为有这样的教师,感到悲哀,感到愤怒!为可怜的学生,感到绝望! 去看下(理论数学)吧,或者自己在网上多找下这类的文献,多看看,自己写 牛顿、莱布尼茨和微积分微积分的产生是数学上的伟大创造。它从生产技术和理论科学的需要中产生,又反过来广泛影响着生产技术和科学的发展。如今,微积分已是广大科学工作 者以及技术人员不可缺少的工具。 从微积分成为一门学科来说,是在十七世纪,但是,微分和积分的思想在古代就已经产生了。 公元前三世纪,古希腊的阿基米德在研究解决抛物弓形的面积、球和球冠面积、螺线下面积和旋转双曲体的体积的问题中,就隐含着近代积分学的思想。作为微分学基础的极限理论来说,早在古代以有比较清楚的论述。比如我国的庄周所著的《庄子》一书的“天下篇”中,记有“一尺之棰,日取其半,万世不竭”。三国时期的刘徽在他的割圆术中提到“割之弥细,所失弥小,割之又割,以至于不可割,则与圆周和体而无所失矣。”这些都是朴素的、也是很典型的极限概念。 到了十七世纪,有许多科学问题需要解决,这些问题也就成了促使微积分产生的因素。归结起来,大约有四种主要类型的问题:第一类是研究运动的时候直接出现的,也就是求即时速度的问题。第二类问题是求曲线的切线的问题。第三类问题是求函数的最大值和最小值问题。第四类问题是求曲线长、曲线围成的面积、曲面围成的体积、物体的重心、一个体积相当大的物体作用于另一物体上的引力。 十七世纪的许多著名的数学家、天文学家、物理学家都为解决上述几类问题作了大量的研究工作,如法国的费尔玛、笛卡尔、罗伯瓦、笛沙格;英国的巴罗、瓦里士;德国的开普勒;意大利的卡瓦列利等人都提出许多很有建树的理论。为微积分的创立做出了贡献。 十七世纪下半叶,在前人工作的基础上,英国大科学家牛顿和德国数学家莱布尼茨分别在自己的国度里独自研究和完成了微积分的创立工作,虽然这只是十分初步的工作。他们的最大功绩是把两个貌似毫不相关的问题联系在一起,一个是切线问题(微分学的中心问题),一个是求积问题(积分学的中心问题)。 1605 年 5 月 20 日,在牛顿手写的一面文件中开始有 “ 流数术 ” 的记载,微积分的诞生不妨以这一天为标志。牛顿关于微积分的著作很多写于 1665 - 1676 年间,但这些著作发表很迟。他完整地提出微积分是一对互逆运算,并且给出换算的公式,就是后来著名的牛顿-莱而尼茨公式。 牛顿是那个时代的科学巨人。在他之前,已有了许多积累:哥伦布发现新大陆,哥白尼创立日心说,伽利略出版《力学对话》,开普勒发现行星运动规律--航海的需要,矿山的开发,火松制造提出了一系列的力学和数学的问题,微积分在这样的条件下诞生是必然的。 牛顿于 1642 年出生于一个贫穷的农民家庭,艰苦的成长环境造就了人类历史上的一位伟大的科学天才,他对物理问题的洞察力和他用数学方法处理物理问题的能力,都是空前卓越的。尽管取得无数成就,他仍保持谦逊的美德。 如果说牛顿从力学导致 “ 流数术 ” ,那莱布尼茨则是从几何学上考察切线问题得出微分法。他的第一篇论文刊登于 1684 年的《都市期刊》上,这比牛顿公开发表微积分著作早 3 年,这篇文章给一阶微分以明确的定义。 莱布尼茨 1646 年生于莱比锡。 15 岁进入莱比锡大学攻读法律,勤奋地学习各门科学,不到 20 岁就熟练地掌握了一般课本上的数学、哲学、神学和法学知识。莱布尼茨对数学有超人的直觉,并且对于设计符号很第三。他的微积分符号 “dx\" 和 ”∫” 已被证明是很发用的。 牛顿和莱布尼茨总结了前人的工作,经过各自独立的研究,掌握了微分法和积分法,并洞悉了二者之间的联系。因而将他们两人并列为微积分的创始人是完全正确的,尽管牛顿的研究比莱布尼茨早 10 年,但论文的发表要晚 3 年,由于彼此都是独立发现的,曾经长期争论谁是最早的发明者就毫无意义。牛顿和莱尼茨的晚年就是在这场不幸的争论中度过的。 牛顿的“流数术” 数学史的另一次飞跃就是研究“形”的变化。17世纪生产力的发展推动了自然科学和技术的发展,不但已有的数学成果得到进一步巩固、充实和扩大,而且由于实践的需要,开始研究运动着的物体和变化的量,这样就获得了变量的概念,研究变化着的量的一般性和它们之间的依赖关系。到了17世纪下半叶,在前人创造性研究的基础上,英国大数学家、物理学家艾萨克?牛顿(1642~1727)是从物理学的角度研究微积分的,他为了解决运动问题,创立了一种和物理概念 直接联系的数学理论,即牛顿称之为“流数术”的理论,这实际上就是微积分理论。牛顿的有关“流数术”的主要著作是《求曲边形面积》、《运用无穷多项方程的计算法》和《流数术和无穷极数》。这些概念是力不概念的数学反映。牛顿认为任何运动存在于空间,依赖于时间,因而他把时间作为自变量,把和时间有关的固变量作为流量,不仅这样,他还把几何图形――线、角、体,都看作力学位移的结果。因而,一切变量都是流量。 牛顿指出,“流数术”基本上包括三类问题。 (1)已知流量之间的关系,求它们的流数的关系,这相当于微分学。 (2)已知表示流数之间的关系的方程,求相应的流量间的关系。这相当于积分学,牛顿意义下的积分法不仅包括求原函数,还包括解微分方程。 (3)“流数术”应用范围包括计算曲线的极大值、极小值,求曲线的切线和曲率,求曲线长度及计算曲边形面积等。 牛顿已完全清楚上述(1)与(2)两类问题中运算是互逆的运算,于是建立起微分学和积分学之间的联系。 牛顿在1665年5月20日的一份手稿中提到“流数术”,因而有人把这一天作为诞生微积分的标志。 莱布尼茨使微积分更加简洁和准确 而德国数学家莱布尼茨(. Leibniz 1646~1716)则是从几何方面独立发现了微积分,在牛顿和莱布尼茨之前至少有数十位数学家研究过,他们为微积分的诞生作了开创性贡献。但是他们这些工作是零碎的,不连贯的,缺乏统一性。莱布尼茨创立微积分的途径与方法与牛顿是不同的。莱布尼茨是经过研究曲线的切线和曲线包围的面积,运用分析学方法引进微积分概念、得出运算法则的。牛顿在微积分的应用上更多地结合了运动学,造诣较莱布尼茨高一等,但莱布尼茨的表达形式采用数学符号却又远远优于牛顿一筹,既简洁又准确地揭示出微积分的实质,强有力地促进了高等数学的发展。 莱布尼茨创造的微积分符号,正像印度――阿拉伯数码促进了算术与代数发展一样,促进了微积分学的发展。莱布尼茨是数学史上最杰出的符号创造者之一。 牛顿当时采用的微分和积分符号现在不用了,而莱布尼茨所采用的符号现今仍在使用。莱布尼茨比别人更早更明确地认识到,好的符号能大大节省思维劳动,运用符号的技巧是数学成功的关键之一。 牛顿和莱布尼茨建立微积分的出发点是直观的无穷小量,因此这门学科早期也称为无穷小分析,这正是现在数学中分析学这一大分支名称的来源。牛顿研究微积分着重于从运动学来考虑,莱布尼茨却是侧重于几何学来考虑的。 牛顿在1671年写了《流数法和无穷级数》,这本书直到1736年才出版,它在这本书里指出,变量是由点、线、面的连续运动产生的,否定了以前自己认为的变量是无穷小元素的静止集合。他把连续变量叫做流动量,把这些流动量的导数叫做流数。牛顿在流数术中所提出的中心问题是:已知连续运动的路径,求给定时刻的速度(微分法);已知运动的速度求给定时间内经过的路程(积分法)。 德国的莱布尼茨是一个博才多学的学者,1684年,他发表了现在世界上认为是最早的微积分文献,这篇文章有一个很长而且很古怪的名字《一种求极大极小和切线的新方法,它也适用于分式和无理量,以及这种新方法的奇妙类型的计算》。就是这样一片说理也颇含糊的文章,却有划时代的意义。他以含有现代的微分符号和基本微分法则。1686年,莱布尼茨发表了第一篇积分学的文献。他是历史上最伟大的符号学者之一,他所创设的微积分符号,远远优于牛顿的符号,这对微积分的发展有极大的影响。现在我们使用的微积分通用符号就是当时莱布尼茨精心选用的。 微积分学的创立,极大地推动了数学的发展,过去很多初等数学束手无策的问题,运用微积分,往往迎刃而解,显示出微积分学的非凡威力。 前面已经提到,一门科学的创立决不是某一个人的业绩,他必定是经过多少人的努力后,在积累了大量成果的基础上,最后由某个人或几个人总结完成的。微积分也是这样。不幸的事,由于人们在欣赏微积分的宏伟功效之余,在提出谁是这门学科的创立者的时候,竟然引起了一场悍然大波,造成了欧洲大陆的数学家和英国数学家的长期对立。英国数学在一个时期里闭关锁国,囿于民族偏见,过于拘泥在牛顿的“流数术”中停步不前,因而数学发展整整落后了一百年。 其实,牛顿和莱布尼茨分别是自己独立研究,在大体上相近的时间里先后完成的。比较特殊的是牛顿创立微积分要比莱布尼词早10年左右,但是整是公开发表微积分这一理论,莱布尼茨却要比牛顿发表早三年。他们的研究各有长处,也都各有短处。那时候,由于民族偏见,关于发明优先权的争论竟从1699年始延续了一百多年。 应该指出,这是和历史上任何一项重大理论的完成都要经历一段时间一样,牛顿和莱布尼茨的工作也都是很不完善的。他们在无穷和无穷小量这个问题上,其说不一,十分含糊。牛顿的无穷小量,有时候是零,有时候不是零而是有限的小量;莱布尼茨的也不能自圆其说。这些基础方面的缺陷,最终导致了第二次数学危机的产生。 直到19世纪初,法国科学学院的科学家以柯西为首,对微积分的理论进行了认真研究,建立了极限理论,后来又经过德国数学家维尔斯特拉斯进一步的严格化,使极限理论成为了微积分的坚定基础。才使微积分进一步的发展开来。任何新兴的、具有无量前途的科学成就都吸引着广大的科学工作者。在微积分的历史上也闪烁着这样的一些明星:瑞士的雅科布·贝努利和他的兄弟约翰·贝努利、欧拉、法国的拉格朗日、…… 欧氏几何也好,上古和中世纪的代数学也好,都是一种常量数学,微积分才是真正的变量数学,是数学中的大革命。微积分是高等数学的主要分支,不只是局限在解决力学中的变速问题,它驰骋在近代和现代科学技术园地里,建立了数不清的丰功伟绩。 留给后人的思考 从始创微积分的时间说牛顿比莱布尼茨大约早10年,但从正式公开发表的时间说牛顿却比莱布尼茨要晚。牛顿系统论述“流数术”的重要著作《流数术和无穷极数》是1671年写成的,但因1676年伦敦大火殃及印刷厂,致使该书1736年才发表,这比莱布尼茨的论文要晚半个世纪。另外也有书中记载:牛顿于1687年7月,用拉丁文发表了他的巨著《自然哲学的数学原理》,在此文中提出了微积分的思想。他用“0”表示无限小增量,求出瞬时变化率,后来他把变量X称为流量,X的瞬时变化率称为流数,整个微积分学称为“流数学”,事实上,他们二人是各自独立地建立了微积分。最后还应当指出的是,牛顿的“流数术”,在概念上是不够清晰的,理论上也不够严密,在运算步骤中具有神秘的色彩,还没有形成无穷小及极限概念。牛顿和莱布尼茨的特殊功绩在于,他们站在更高的角度,分析和综合了前人的工作,将前人解决各种具体问题的特殊技巧,统一为两类普通的算法――微分与积分,并发现了微分和积分互为逆运算,建立了所谓的微积分基本定理(现今称为牛顿――莱布尼茨公式),从而完成了微积分发明中最关键的一步,并为其深入发展和广泛应用铺平了道路。由于受当时历史条件的限制,牛顿和莱布尼茨建立的微积分的理论基础还不十分牢靠,有些概念比较模糊,因此引发了长期关于微积分的逻辑基础的争论和探讨。经过18、19世纪一大批数学家的努力,特别是在法国数学家柯西首先成功地建立了极限理论之后,以极限的观点定义了微积分的基本概念,并简洁而严格地证定理即牛顿―莱布尼茨公式,才给微积分建立了一个基本严格的完整体系。 不幸的是牛顿和莱布尼茨各自创立了微积分之后,历史上发生了优先权的争论,从而使数学家分为两派,欧洲大陆数学家两派,欧洲大陆的数学家,尤其是瑞士数学家雅科布?贝努利(1654~1705)和约翰?贝努利(1667~1748)兄弟支持莱布尼茨,而英国数学家捍卫牛顿,两派争吵激烈,甚至尖锐到互相敌对、嘲笑。牛顿死后,经过调查核实,事实上,他们各自独立地创立了微积分。这件事的结果致使英国和欧洲大陆的数学家停止了思想交流,使英国人在数学上落后了一百多年,因为牛顿在《自然哲学的数学原理》中使用的是几何方法,英国人差不多在一百多年中照旧使用几何工具,而大陆的数学家继续使用莱布尼茨的分析方法,并使微积分更加完善,在这100年中英国甚至连大陆通用的微积分都不认识。虽然如此,科学家对待科学谨慎和刻苦的精神还是值得我们学习的。 莱布尼兹 莱布尼兹 (1646-1716) 莱布尼兹是17、18世纪之交德国最重要的数学家、物理学家和哲学家,一个举世罕见的科学天才。他博览群书,涉猎百科,对丰富人类的科学知识宝库做出了不可磨灭的贡献。 生平事迹莱布尼兹出生于德国东部莱比锡的一个书香之家,广泛接触古希腊罗马文化,阅读了许多著名学者的著作,由此而获得了坚实的文化功底和明确的学术目标。15岁时,他进了莱比锡大学学习法律,还广泛阅读了培根、开普勒、伽利略、等人的著作,并对他们的著述进行深入的思考和评价。在听了教授讲授欧几里德的《几何原本》的课程后,莱布尼兹对数学产生了浓厚的兴趣。17岁时他在耶拿大学学习了短时期的数学,并获得了哲学硕士学位。 20岁时他发表了第一篇数学论文《论组合的艺术》。这是一篇关于数理逻辑的文章,其基本思想是出于想把理论的真理性论证归结于一种计算的结果。这篇论文虽不够成熟,但却闪耀着创新的智慧和数学才华。 莱布尼兹在阿尔特道夫大学获得博士学位后便投身外交界。在出访巴黎时,莱布尼兹深受帕斯卡事迹的鼓舞,决心钻研高等数学,并研究了笛卡儿、费尔马、帕斯卡等人的著作。他的兴趣已明显地朝向了数学和自然科学,开始了对无穷小算法的研究,独立地创立了微积分的基本概念与算法,和牛顿并蒂双辉共同奠定了微积分学。1700年被选为巴黎科学院院士,促成建立了柏林科学院并任首任院长。 始创微积分 17世纪下半叶,欧洲科学技术迅猛发展,由于生产力的提高和社会各方面的迫切需要,经各国科学家的努力与历史的积累,建立在函数与极限概念基础上的微积分理论应运而生了。微积分思想,最早可以追溯到希腊由阿基米德等人提出的计算面积和体积的方法。1665年牛顿创始了微积分,莱布尼兹在1673-1676年间也发表了微积分思想的论著。以前,微分和积分作为两种数学运算、两类数学问题,是分别加以研究的。卡瓦列里、巴罗、沃利斯等人得到了一系列求面积(积分)、求切线斜率(导数)的重要结果,但这些结果都是孤立的,不连贯的。只有莱布尼兹和牛顿将积分和微分真正沟通起来,明确地找到了两者内在的直接联系:微分和积分是互逆的两种运算。而这是微积分建立的关键所在。只有确立了这一基本关系,才能在此基础上构建系统的微积分学。并从对各种函数的微分和求积公式中,总结出共同的算法程序,使微积分方法普遍化,发展成用符号表明了微积分基本 示的微积分运算法则。 然而关于微积分创立的优先权,数学上曾掀起了一场激烈的争论。实际上,牛顿在微积分方面的研究虽早于莱布尼兹,但莱布尼兹成果的发表则早于牛顿。莱布尼兹在1684年10月发表的《教师学报》上的论文,“一种求极大极小的奇妙类型的计算”,在数学史上被认为是最早发表的微积分文献。牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》的第一版和第二版也写道:“十年前在我和最杰出的几何学家G、W莱布尼兹的通信中,我表明我已经知道确定极大值和极小值的方法、作切线的方法以及类似的方法,但我在交换的信件中隐瞒了这方法,……这位最卓越的科学家在回信中写道,他也发现了一种同样的方法。他并诉述了他的方法,它与我的方法几乎没有什么不同,除了他的措词和符号而外。”因此,后来人们公认牛顿和莱布尼兹是各自独立地创建微积分的。牛顿从物理学出发,运用集合方法研究微积分,其应用上更多地结合了运动学,造诣高于莱布尼兹。莱布尼兹则从几何问题出发,运用分析学方法引进微积分概念、得出运算法则,其数学的严密性与系统性是牛顿所不及的。莱布尼兹认识到好的数学符号能节省思维劳动,运用符号的技巧是数学成功的关键之一。因此,他发明了一套适用的符号系统,如,引入dx 表示x的微分,∫表示积分,dnx表示n阶微分等等。这些符号进一步促进了微积分学的发展。 1713年,莱布尼兹发表了《微积分的历史和起源》一文,总结了自己创立微积分学的思路,说明了自己成就的独立性。 莱布尼兹在数学方面的成就是巨大的,他的研究及成果渗透到高等数学的许多领域。他的一系列重要数学理论的提出,为后来的数学理论奠定了基础。莱布尼兹曾讨论过负数和复数的性质,得出复数的对数并不存在,共扼复数的和是实数的结论。在后来的研究中,莱布尼兹证明了自己结论是正确的。他还对线性方程组进行研究,对消元法从理论上进行了探讨,并首先引入了行列式的概念,提出行列式的某些理论。此外,莱布尼兹还创立了符号逻辑学的基本概念,发明了能够进行加、减、乘、除及开方运算的计算机和二进制,为计算机的现代发展奠定了坚实的基础。 丰硕的物理学成果 莱布尼兹的物理学成就也是非凡的。他发表了《物理学新假说》,提出了具体运动原理和抽象运动原理,认为运动着的物体,不论多么渺小,他将带着处于完全静止状态的物体的部分一起运动。他还对笛卡儿提出的动量守恒原理进行了认真的探讨,提出了能量守恒原理的雏型,并在《教师学报》上发表了“关于笛卡儿和其他人在自然定律方面的显著错误的简短证明”,提出了运动的量的问题,证明了动量不能作为运动的度量单位,并引入动能概念,第一次认为动能守恒是一个普通的物理原理。他又充分地证明了“永动机是不可能”的观点。他也反对牛顿的绝对时空观,认为“没有物质也就没有空见,空间本身不是绝对的实在性”,“空间和物质的区别就象时间和运动的区别一样,可是这些东西虽有区别,却是不可分离的”。在光学方面,莱布尼兹也有所建树,他利用微积分中的求极值方法,推导出了折射定律,并尝试用求极值的方法解释光学基本定律。可以说莱布尼兹的物理学研究一直是朝着为物理学建立一个类似欧氏几何的公理系统的目标前进的。 发明乘法计算机 德国人莱布尼兹发明了乘法计算机,他受中国易经八卦的影响最早提出二进 制运算法则。莱布尼兹对帕斯卡的加法机很感兴趣。于是,莱布尼兹也开始了对计算机的研究。1672年1月,莱布尼兹搞出了一个木制的机器模型,向英国皇家学会会员们做了演示。但这个模型只能说明原理,不能正常运行。 1674年,最后定型的那台机器,就是由奥利韦一人装配而成的。莱布尼兹的这台乘法机长约1米,宽30厘米,高25厘米。它由不动的计数器和可动的定位机构两部分组成。整个机器由一套齿轮系统来传动,它的重要部件是阶梯形轴,便于实现简单的乘除运算。莱布尼兹设计的样机,先后在巴黎、伦敦展出。由于他在计算设备上的出色成就,被选为英国皇家学会会员。 中西文化交流之倡导者 莱布尼兹对中国的科学、文化和哲学思想十分关注,是最早研究中国文化和中国哲学的德国人。他向耶酥会来华传教士格里马尔迪了解到了许多有关中国的情况,包括养蚕纺织、造纸印染、冶金矿产、天文地理、数学文字等等,并将这些资料编辑成册出版。他认为中西相互之间应建立一种交流认识的新型关系。在《中国近况》一书的绪论中,莱布尼兹写道:“全人类最伟大的文化和最发达的文明仿佛今天汇集在我们大陆的两端,即汇集在欧洲和位于地球另一端的东方的欧洲——中国。”“中国这一文明古国与欧洲相比,面积相当,但人口数量则已超过。”“在日常生活以及经验地应付自然的技能方面,我们是不分伯仲的。我们双方各自都具备通过相互交流使对方受益的技能。在思考的缜密和理性的思辩方面,显然我们要略胜一筹”,但“在时间哲学,即在生活与人类实际方面的伦理以及治国学说方面,我们实在是相形见拙了。”在这里,莱布尼兹不仅显示出了不带“欧洲中心论”色彩的虚心好学精神,而且为中西文化双向交流描绘了宏伟的蓝图,极力推动这种交流向纵深发展,是东西方人民相互学习,取长补短,共同繁荣进步。莱布尼兹为促进中西文化交流做出了毕生的努力,产生了广泛而深远的影响。 由于莱布尼茨在牛顿完成其前两段工作之后曾访问巴黎(1672年)和伦敦(1673年),并且和了解牛顿微积分工作的科学家们通过信,因而被指责为“剽窃者”。这使他起而为自己的名誉辨护,因而使这场争论达到了相当激烈的地步。许多数学家都被牵扯了进来,直到使欧洲数学家分成两派,大陆的数学家们为莱布尼茨辩护,英国的数学家们则捍卫牛顿,以至长期对立,形成学术上的门户之见,达到双方停止了学术思想交流的程度,影响了此后一段时间的数学进展。在牛顿和莱布尼茨都已逝世之后进行的调查表明:虽然牛顿的大部分工作是在莱布尼茨之前做的,但莱布尼茨也是微积分主要思想的独立创立者,他们都同样地接受了前辈数学家的启发,同样地作出了自己的独立贡献。在以前的科学史上我们已经看到,在以后的科学史上我们还将一再地看到这种同一发现在大致相同的时间被完全不同甚至互不相识的人们独立完成的现象。这种现象的大量出现,最好不过地说明:是科学的发展造就了杰出的科学家,而不是杰出科学家的个人天赋决定了科学的发展。 高数学习应该按照这些套路来。 课前有的同学喜欢预习,这点在初高中数学,非常有效,可是在面对高数的时候蒙圈了,因为根本看不懂,不过没关系,高数不用课前预习,因为你也看不懂,但是,上课一定要 认真的听讲,记得是认真的听讲,特别是认真听讲老师的推倒过程,这点是非常重要的,高数不仅仅要知道结果,重要的是过程。 至于在课后,当然还是和普通的数学学习方法一样,及时的复习,复习当天的内容,特别是要做一定量的题目,理解消化和吸收。 当然作业也是一项非常重要的事情,做作业一定要认真,虽然大学抄作业不丢人,因为还有不写作业的,但是,你如果是抄作业那还不如不写,建议认真完成高数的作业,因为实在太重要了。 数学中的无穷以潜无穷和实无穷两种形式出现。 在极限过程中,变量的变化是无止境的,属于潜无穷的形式。而极限值的存在又反映了实无穷过程。最基本的极限过程是数列和函数的极限。 数学分析以它为基础,建立了刻画函数局部和总体特征的各种概念和有关理论,初步成功地描述了现实世界中的非均匀变化和运动。 数学的计算性方面。在初等数学中甚至占了主导的地位。它在高等数学中的地位也是明显的,高等数学除了有很多理论性很强的学科之外,也有一大批计算性很强的学科,如微分方程、计算数学、统计学等。在高度抽象的理论装备下,这些学科才有可能处理现代科学技术中的复杂计算问题。 以上内容参考 百度百科-高等数学高考研究高考研究论文
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