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微積分極限如何做

生活 更新时间:2024-08-12 20:11:47

微積分極限如何做(微積分基礎極限如何計算)1

極限是微積分的基礎,平時接觸到的極限,例如無窮大,物理裡面的絕對零度,光速之類的,都可以認為是極限,意思就是可以接近,但是永遠無法達到的數值,數學裡面的極限也是這個含義;

先來看一個最簡單的例子,同時介紹一下輸入,打開MMA,新建notebook;

輸入極限符号:ESC,lim,ESC,依次輸入,可以得到一個極限符号,如下圖:

微積分極限如何做(微積分基礎極限如何計算)2

輸入極限變量的極限值:例如我們要使得x無限接近0

  1. 輸入底标,CTRL 4
  2. 輸入極限值,x->0

微積分極限如何做(微積分基礎極限如何計算)3

輸入極限表達式主體:例如我們要求x的倒數的極限值

  1. 鼠标點擊整個表達式右側,使得光标移動到右側,防止繼續輸入的内容在底标裡面,也可以使用鍵盤方向右鍵完成這個步驟
  2. 輸入分母1,分數線CTRL /,分子x

微積分極限如何做(微積分基礎極限如何計算)4

完成了輸入,Shift Enter,得到結果Indeterminate,意思是沒有确定的結果,哪裡的問題呢,我們首先來觀察一下1/x函數圖像:

微積分極限如何做(微積分基礎極限如何計算)5

雙曲線

可以看到在x=0的位置是沒有y值的,但是在兩側分别趨向于正負無窮大,也就是說我們要指定x從哪一側逼近極限值

輸入自變量逼近極限值的方向:

  1. 點擊底标中的0,使得光标在0的右側閃爍
  2. CTRL 6,使得光标移動到0的右上角
  3. 輸入 号,表示從x軸的右側,大于0的方向趨向0

微積分極限如何做(微積分基礎極限如何計算)6

這一次我們得到了極限值,為正無窮大,如果你觀察1/x的函數圖像,就知道為什麼是這個值了;

微積分極限如何做(微積分基礎極限如何計算)7

如上圖,在理解微積分的文章裡面,我們講解了使用微積分求面積的時候,有一種角度的分解方法,使用過一個假設,就是隻要圖中dθ越來越小的時候,三角形底邊和弧長是越來越接近的,現在可以利用極限來證實這個假設:

  • 弧長為R*dθ
  • 三角形底邊的一半AB=R*Sin(dθ/2),所以底邊長度為AB的2倍,2*R*Sin(dθ/2)
  • 利用極限比較大小

微積分極限如何做(微積分基礎極限如何計算)8

做商

微積分極限如何做(微積分基礎極限如何計算)9

做差

很顯然,無論是相除,還是相減,都能明明白白的告訴你,當角度細分到無限小的時候,三角形底邊和對應的弧長是一樣的,雖然自覺總是覺得弧長要長一些;

自然對數底的極限定義

自然對數的底e=2.718...,是一個無理數,無限不循環,很多人一直不明白這到底是個啥,有啥用,其實裡面有個故事:

有個人在銀行存款1塊錢,年息100%,土豪銀行,窮逼儲戶,年底算利息,這個人本息總計2塊錢;然後這個人想,如果我半年算一次利息,半年利息就是50%,那上半年的利息在下半年又有利息,錢肯定更多了,于是就嘗試一下,果然多了一些,雖然隻多了2毛5:

微積分極限如何做(微積分基礎極限如何計算)10

然後這人繼續想,一個月計息一次,豈不是更多:

微積分極限如何做(微積分基礎極限如何計算)11

果然有效,一天一次呢:

微積分極限如何做(微積分基礎極限如何計算)12

估計業務員要被煩死,好像有點眼熟,那就對了,越來越接近e了,自覺告訴我們,極限應該是e,也就是說,如果計息無數次,年最終本息合計應該等于e:

微積分極限如何做(微積分基礎極限如何計算)13

于是銀行直接給他2塊7毛2分,省下了大批的計息工作量,真是太機智了!

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