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微积分学是现代数学的最主要基础之一,也是实际应用最为广泛的数学学科之一。
研究的对象:(实)函数。
基础方法(基本算法):极限。
主要方法(主要算法):求导、积分。
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微积分学采用了一套极为独特的思想和方法,来研究函数的性质。这就是有限与无限辩证统一的思想和方法。
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一、思想方法的基础
事物是有限与无限的辩证统一体。这正是微积分学得以成功的的客观基础。?????
正方形面积S=44=16,?这个量目前采用的是有现形式。
分成n=7块儿,?S=++…+=16,???????????(S改写成7个数之和)
分成n=12块儿,S=++…++…+=16,???(S改写成12个数之和)
分成n块儿,???S=++…+=16,???????????(S改写成n个数之和)
苍=,?,?,…..????????????????????????(S还是有限个数之和)
考察n+∞的过程,????(厂不再是有限个数之和,而是无限多个数之和)
这时,S是有限、又是无限——是有限和无限的统一体。
极限,正是有限与无限统一的、最基础的数学概念。
在极限的基础上,建立了连续、导数、积分、级数等更为复杂数学概念。到了这个时候,很难再区分极限是一种思想、还是一种方法?
可以说,极限就是有限无限统一.
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二、思想方法的意义
很多同学不理解:一个有限的东西,偏要把它搞成无限形式,何苦呢?
抽象地讲:有限领域,有自己特有的规律性;无限领域,也有独特的规律性。
实际地讲:有些问题,在有限领域无法解决,到了无限领域就容易了。
例如:圆的面积问题.?(半径R)
???????????????
把圆等分成苍=6个扇形,每个扇形用叁角形近似:
??????????????=搁搁蝉颈苍?????????????(:叁角形面积)
??????????????S6=3sin?????????????????(S:圆面积)??
误差率:??????==1-??17.30%??
把圆等分成苍=60个扇形.
???????????????=搁搁蝉颈苍
误差率:???????==1-?0.18%???
把圆等分成n个扇形,考虑苍??????+∞?的过程.?
=搁搁蝉颈苍
????????????????n=sin
????????????????=?[sin]=?[n?sin]
=[2]=
=??
可见,n有限时,总有=>0.?即用叁角形面积和n近似圆面积S,总有误差!
苍??????+∞?时,苍厂.?即n无限接近S.??这个过程,就是无限领域的规律性发挥了作用。
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接下来的问题是:怎样计算=?
我们知道:arctan1=,是有限形式。
现在,想办法使它变成无限形式!
补谤肠迟补苍虫=?虫-+-…+(-1)?苍+…??(-1虫1)??
取虫=1得???????????????????=1-+-…++…????????????????(*)
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(*)的意义之一:把有现形式改变成无限形式了。或者说,(*)揭示一个深刻的规律:“既是有限,又是无限!”
(*)的意义之二:它是一个工具,借助于计算机,求,实现“要多精确,就可以多精确!”
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????????????????????????用Matlab计算的近似值??
n
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?摆1-+-…+闭?4???
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10
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3.041?8396?1892?9403
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1,000
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3.140?5926?5383?9794
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100,000
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3.141?5826?5358?9720
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1,000,000
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3.141?5916?5358?9774????????用时0.068824″.??
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10,000,000
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3.141?5925?5358?9792????????用时0.695967″.
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100,000,000
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Out?of?memory.???
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前15位的精确值
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3.141?5926?5358?979?3????
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