对于微积分来说 , 其中的微分学最基本的思想便是在曲线上求出定点P的切线的斜率 。
不精确的切线定义
在过去 , 人们曾凭借生活经验对切线做出了定义 , 感觉两个物体在表面有接触,便有了相切的感觉 。
在几何中对于一个圆 , 一条直线只和它有一个交点 , 便是交点的切线;要是相穿过这个圆 , 就有两个不同的交点 , 就不能算是切线了 。如下图:
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于是人们就对切线下了定义了 , 说一条直线只和对应曲线只相交于一点就是切线 。这个定义确实能适应一些相切的情况 , 但是下面的就不能解释了:
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图中a直线明明没有相切的感觉 , 却只有一个交点;b直线与曲线相交于多个点 , 却在A点有和曲线相切的直观印象 。很明显这个切线的定义还不完善 。
精确的切线定义
【吸光度计算例题总磷曲线斜率怎么算】数学是个严谨的科学 , 上面这种不清晰的定义让那些思维严谨的数学家实在受不了 。终于在1630年左右法国有一个数学家叫费尔马 , 他忍无可忍蹦了出来给出了一个让自己舒畅无比的切线定义 , 这个定义如此重要 , 以至于对我们今天的数学、物理学以及其它学科的发展起到了不可或缺的作用 。
曲线切线的精确定义:假设有一个曲线y=f(x),它上面有一个点P , 在P的右边(左边也可以)有一个点Q , 做一条直线PQ穿过这两点 , 这时候这直线PQ就和曲线y相交于两个点 , 你可能会想 , 这不还是两个点吗?这下连相切的感觉都没了 。不着急那个费马尔思维的闪光点是后面这句:如果点Q沿着曲线y逐渐向P滑动 , 那么这根直线也会不断的改变张角 , 一直到这个Q无限的接近P时 , 相切的感觉就有了 , 此时P几乎和Q重合 , 直线PQ和曲线y相切于P点了 。
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精彩的不光是定义 , 还有背后的极限思想 。现在这个定义妥妥的解决了上面那两幅图的情况 。
切线斜率的计算方法
这时候问题又来了 , 切线我知道是怎么回事了 , 不是说有个叫“导数”的东西其实就是曲线上一个点的切线的斜率吗?就拿上面说的P点 , 那么随意一个 , 我该怎么算斜率呢?
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我们还是找了一个P点坐标为(x0 , y0) , 在y上又找了一个Q(x1 , y1)点 , 按照费尔马的想法 , 我们做直线PQ , 很明显直线PQ切割了曲线y , 有两个交点 , 这个时候我们可以计算出这个切割状态下的直线PQ的斜率:
k'代表直线PQ在切割状态下的斜率
当我们让Q沿着y曲线的轨迹滑向P点时 , 这个Q点的坐标值是不断的变化的 , 直线PQ一直通过P点 , 但是它对于x轴的倾斜程度在不断的变化 , 并不断的接近P点的切线这个极限方向 , 因此我们想这个切线的斜率k , 就是Q趋近于P时不断变化的k'的极限值:
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