你也能懂的微积分,自学微积分智商要多高

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-14 03:11:01

前面接连发了三篇麦克斯韦方程组的文章(积分篇微分篇电磁波篇),从理论上来说,讲麦克斯韦方程组不讲微积分是不行的,因为人家本来就是一组积分方程和一组微分方程


但是,为了让更多人,尤其是中学生也能理解这“最美的公式”,长尾君还是预设不懂微积分的人也能看懂文章,于是在文章里也只是非常简单地提了一些必要的微积分。现在麦克斯韦方程组讲完了,我们再来好好聊一聊微积分

你也能懂的微积分,自学微积分智商要多高(1)

微积分有多重要相信大家多多少少心里都有点数,搞数学的不会微积分就跟中学生不会“加减乘除”一样,基本上啥都干不了。牛顿是物理学界的封神人物,然而牛顿还凭借着微积分的发明,跟阿基米德高斯并称为世界三大数学家,这是何等荣耀?这又从侧面反映出微积分是何等地位?


除了重要,很多人对微积分的另一个印象就是。在许多人眼里,微积分就是高深数学的代名词,就是高智商的代名词,许多家长一听说谁家孩子初中就学了微积分,立马就感叹这是别人家的天才。其实不然,微积分并不难,它的基本思想甚至是非常简单的,不然也不会有那么多初中生学习微积分的事了。


所以,大家在看这篇文章的时候不要有什么心理负担,微积分并不是什么很难的东西,我们连高大上的麦克斯韦方程组都看过来了,还怕什么微积分对不对?只要跟着长尾科技的思路走,我相信一般的中学生都是可以非常顺畅地理解微积分的。


好,下面进入正题。


01从面积说起



我们从小学就学了各种求面积的公式,什么长方形、三角形、圆、梯形等等,然后“求阴影部分的面积”就成了小时候的一块心理阴影。

你也能懂的微积分,自学微积分智商要多高(2)

不知道大家当时有没有想过一个问题:好像我们每学一种新图形就有一个新的面积公式,可是,世界上有无数种图形啊,难道我要记无数种公式么?这太令人沮丧了!


更令人沮丧的是,还有很多图形根本就没有什么面积公式。比如我随手在纸上画一条曲线,这条曲线围成的面积你要用什么公式来算?但是,它确实围成了一块确定大小的区域啊,大小是确定的就应该能算出面积来,算不出来就是你的数学不行,对吧?于是,这个事就深深地刺痛了数学家们高傲的内心,然后就有很多人来琢磨这个事,比如阿基米德

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如何求一条曲线围成的面积


面对这个问题,古今中外的数学家的想法都是类似的,那就是:用我们熟悉的图形(比如三角形、长方形等)去逼近曲线围成图形的面积。这就好比在铺地板砖的时候,我们会用尽可能多的瓷砖去填满地板,然后这些瓷砖的面积之和差不多就是地板的面积。


阿基米德首先考虑抛物线:如何求抛物线和一条直线围成的面积?抛物线,顾名思义,就是你往天上抛一块石头,这块石头在空中划过的轨迹。如下图的外层曲线:

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