或许看起来和物理很有关系?
变化率
平均速度
定义
物体的位移与所用时间的比值,通常指物体在某一时间段内的速度,若物体的位移与所用时间的关系式是 \(s=f(t)\),函数 \(f(t)\) 在 \(t_0\) 与 \(t_0+\Delta t\) 之间的平均速度是 \(\frac{f(t_0+\Delta t)-f(t_0)}{\Delta t}\)。
瞬时速度
定义
物体在某一时刻的速度,观察上式发现当 \(\Delta t\) 无限趋近于 \(0\) 的时候,\(\frac{f(t_0+\Delta t)-f(t_0)}{\Delta t}\) 无限趋近于常数,将这个常数叫做物体在 \(t_0\) 时刻的瞬时速度,即 \(\displaystyle\lim_{\Delta t\to 0}\frac{\Delta s}{\Delta t}=\displaystyle\lim_{\Delta t\to 0}\frac{f(t_0+\Delta t)-f(t_0)}{\Delta t}\)。
曲线的割线与切线
正好在这里我们理解一下为什么会无限趋近于常数。
偷个懒我就直接画一个圆了(广告:Geogebra 牛逼)。先放图:
设点 \(C(x_0,f(x_0))\),分别连接点 \(B,D,E\) 和点 \(C\),我们可以得到圆的三条割线,不难发现,当这个点无限趋近于点 \(C\) 时(显示在坐标轴上也就是 \(\Delta x\) 无限趋近于 \(0\)),割线的斜率也就无限趋近于过点 \(C\) 的圆 \(A\) 的切线的斜率。
注意到一旦圆 \(A\) 和点 \(C\) 都确定了,切线的斜率也相应的确定下来,是一个常数,这就解释了“为什么会无限趋近于常数”。
官方一点:当点 \(P\) 沿着曲线无限接近点 \(C\) 时,割线 \(CP\) 无限趋近于一个确定的位置,这个确定的位置 \(P_t\) 称为该曲线在点 \(C\) 处的切线。
割线斜率与切线的斜率
割线 \(PP_n\) 的斜率是 \(k_n=\frac{f(x_n)-f(x_0)}{x_n-x_0}\),当点 \(P_n\) 沿着曲线无限接近点 \(P\) 时,\(k_n\) 无限接近于切线 \(PT\) 的斜率 \(k\),即 \(k=\displaystyle\lim_{\Delta x \to 0}\frac {f(x_0+\Delta x)-f(x_0)}{\Delta x}(\Delta x=x_n-x_0)\)。
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