五、函數(shù)微分

5.1定義

微分和導(dǎo)數(shù)有密切關(guān)系,我們回顧x0處導(dǎo)數(shù)為:

微分的形式為:

表示函數(shù)在x0點處,△x的微分,可見導(dǎo)數(shù)表示“增長率”的概念,微分表示“增長量的概念,這里△y≈dy實際是把一個無窮小量舍掉了(△y=A△x+o(△x))。
函數(shù)在x0有微分充分必要條件是:函數(shù)在x0處可導(dǎo)。
從坐標(biāo)系上看,△y是函數(shù)f(x)的增量,dy是函數(shù)在x0切線的增量,當(dāng)△x->0時


其實,這就是用切線段代替曲線段,用線性函數(shù)近似代替非線性函數(shù),數(shù)學(xué)上稱為非線性函數(shù)的局部線性化。

5.2微分求解公式


注意上面積和商的公式。

5.3微分的工程應(yīng)用1——近似計算

由前面的定義我們知道:

即:

利用這個公式,當(dāng)f(x0+△x)形式比較復(fù)雜時,可以用等號后面的式子計算。
(案例可見課本P117頁例8)
上式,當(dāng)x0=0時變?yōu)椋海ā鱴就是x)

其實上式就是泰勒公式在0點處把高階項去掉的形式,利用這個公式可以求一些復(fù)雜方程式得近似解,如:

PS:上滿式子也很像等價無窮小量。

5.4微分的工程應(yīng)用2——誤差估計

我們知道,受測量儀器、條件和方法的制約,測試都是有誤差的,我們先來看下絕對誤差和相對誤差的概念:
絕對誤差:|A-a|
相對誤差:|A-a|/|a|
絕對誤差限δ:|A-a|<δ
相對誤差限:δ/|a|

由微分的定義可以知:

上式左邊就是絕對誤差,右邊就是因變量的絕對誤差限△y,△x就是自變量的絕對誤差限。
(課本P119頁例10)

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