《學髓之道:我的逆襲法典》第338章 專題三:極限與微元思想理解變化率與累積量(1)

作者:孟旬·9個月前

春節的餘韻還未散去,校園裡的紅燈籠在寒風中輕輕搖曳。圖書館自習室裡,凌凡站在白板前,手中的粉筆已經寫下了今天專題的核心——極限與微元思想。

這是整個現代科學的基石,他的聲音在安靜的自習室裡顯得格外莊重,也是我們理解變化世界的最深刻工具。

蘇雨晴面前攤開著一本大學先修教材,這是她寒假特意借來的。我預習了一下,這個概念確實很抽象。

林天點頭:但一旦理解了,很多高中知識會變得異常簡單。

趙鵬則一臉茫然:極限?微元?聽起來就頭疼。

讓我們從一個最樸素的問題開始。凌凡在白板上畫了一條曲線,怎麼求這條曲線在某一點的切線斜率?

按照初等方法,這幾乎是不可能的。曲線上的點無限接近,斜率在不斷變化...

這就是極限思想要解決的問題。凌凡在曲線上取兩個點,讓它們無限靠近,當兩點之間的距離趨近於零時,割線就變成了切線。

他在白板上演示了這個過程:兩點距離從1到0.1到0.01...割線斜率逐漸趨近一個確定的值。

我好像有點懂了,趙鵬若有所思,就是讓變化的過程無限細分,直到看到瞬間的狀態?

正是如此。凌凡讚許地點頭,這就是微分——研究變化率。

接下來是積分思想。凌凡提出了另一個問題:怎麼求這條曲線下的面積?

曲線是不規則的,傳統幾何方法無能為力。

用微元法。凌凡把曲線下的區域分割成無數個極細的矩形,每個矩形的面積近似等於高乘以無限小的寬。把這些無限小的面積加起來,就是曲線下的總面積。

他在白板上畫出了分割的過程:從粗陋的幾步分割,到細緻的幾十步分割,再到理論上的無限分割...

天啊,蘇雨晴輕聲驚歎,所以積分就是把無限多個無窮小量加起來?

可以這麼理解。凌凡說,微分研究瞬間變化,積分研究累積效果。它們是一枚硬幣的兩面。

專題的深度在下午達到了新的高度。凌凡開始展示這些思想在物理中的應用。

瞬時速度怎麼定義?他問。

位移對時間的導數。林天立即回答。

沒錯。凌凡在白板上寫下推導過程,當時間間隔趨近於零時,平均速度的極限就是瞬時速度。這就是微分思想。

他又舉了另一個例子:變力做功怎麼計算?

蘇雨晴思考片刻:把過程無限細分,在每個微元上力近似不變,計算微功,然後積分。

完全正確。凌凡畫出圖示,這就是積分思想。

最讓趙鵬震撼的是在化學中的應用。當他們用微元思想理解反應速率時,一切都變得清晰起來。

瞬時反應速率,凌凡講解道,就是濃度變化對時間的導數。而總反應量,就是速率對時間的積分。

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