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【译文】怎么了解导数:乘积,幂次和链式法则

邻居的猫1个月前 (12-09)其他1930

(以下大部分机翻,仅供个人兴趣学习)

我从来没有真实了解过那些杂乱无章的求导规矩。加法规律,乘法规律,除法规律——它们是怎么结合在一起的?

以下是我对导数的观念:

  • 咱们有一个体系来剖析,咱们的函数f
  • 导数f (又叫df/dx)是逐时刻行为
  • 事实证明,f是一个体系的一部分(h = f+g)
  • 运用部分的行为,咱们能弄清楚全体的行为吗?

是的。每个部分都有一个关于它增加了多少改变的“观念”。结合每个观念以取得全体行为。每个派生规矩都是兼并各种观念的示例。
咱们为什么纷歧次剖析整个体系?出于相同的原因,你不会一口吃完一个汉堡包: 小部分的分化更简单了解。
与其记住独自的规矩,不如让咱们看看它们是怎么组合在一起的:
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功用:任何东西,除了图形之外的任何东西
默许的微积分化释写着“f(x) =x^2”,然后把一个图表扔到你的脸上。这真的有助于咱们的了解吗?
至少不适合我。图形将输入和输出紧缩为一条曲线,并躲藏将一个变成另一个的机器。 可是衍生规矩是关于机器的,所以让咱们看看吧!
我将函数可视化为进程“input (x) => f => output (y) ”。
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不仅仅是我。看看这个令人难以置信的机械方针核算机(YouTube系列的开端)。

机器用齿轮核算加法和乘法等函数逐个你能够看到力学的打开!

image

将函数f视为具有输入杆“x”和输出杆“y”的机器。当咱们调整x时,f设置y的高度。另一个类比:x是输入信号,f接纳它,做一些戏法,然后吐出信号y。运用任何有助于点击的类比。

摇摆

导数是函数的“逐刻”行为。那是什么意思?(不要盲目地自言自语“导数是斜率”。 看到这些部分周围的任何图表了吗?)
导数能够看错摇摆的起伏。杠杆在x处,咱们“摇摆”它,看看y怎么改变。“哦,咱们移动了1毫米的输入杆,输出移动了5毫米,很风趣。”
成果能够写成'每个输入摇摆的输出摇摆”或’dy/dx”(在咱们的比如中为5mm/1mm = 5) 这通常是一个公式,而不是静态值,因为它或许取决于你当时的输入。
例如,当f (x) =x^2时,导数为2x。
假如咱们的输入杆在x = 10而且咱们略微摇摆它(将其移动dx=0.1到10.1), 则输出应该按dy改变。成果是多少?

  • 咱们知道 f (x) = dy/dx = 2 * x
  • 在x = 10时,“每个输入摇摆的输出摇摆”为=2 * 10 = 20。每移动一个输入单位,输出移动20个单位。
  • 假如 dx = 0.1,则 dy = 20 * dx = 20 * .1 = 2
    事实上,10^2和(10.1)人2之间的差异约为2。导数估量了输出杆将移动多远
    (一个完美的、无限小的摇摆将移动2个单位;咱们移动了 2.01)

了解导数规矩的要害:

  • 设置您的体系
  • 别离摇摆体系的每个部分,检查输出移动的间隔
  • 兼并成果

总摇摆是每个部分摇摆的总和。

加法和减法

咱们第一个体系的时刻:

当输入(x)产生改变时会产生什么?
在我的脑海中,我以为“函数h承受单个输入。它将相同的输入馈送到f和g并增加 输出杆。f和g独立摇摆,乃至不知道对方!

函数f知道它会促进一些摇摆(df) , g知道它会促进一些摇摆(dg),而咱们,徜徉的监督者,知道他们个人的每时每刻行为被增加:
dh = df + dg

再次,让咱们描绘每个“观念”:

  • 整个体系有行为dh
  • 从f的视点来看,它对全体奉献了df(没有g)
  • 从g的视点来看,它为全体奉献了dg(没有f)
    体系的每一次更改都是因为某些部件的改变(f和g) 假如咱们将每个或许变量的奉献相加,咱们就描绘了整个体系。

df vs df/dx

有时咱们运用df,有时运用df/dx(这让我困惑了一段时刻)

  • df是“不管f改变多少”的一般概念
  • df/dx是一个详细的概念,即“不管f改变多少,x改变多少”

通用的“df”协助咱们检查全体行为。

打个比如:假定您正在越野驾驭,想要丈量轿车的燃油功率。您将丈量行进的间隔,检查您的油箱以检查您运用了多少汽油,终究进行除法以核算“每加仑英里数”。你别离丈量间隔和汽油,你没有跳进油箱来取得移动速率!

在微积分中,有时咱们要考虑实践的改变,而不是比率。在“dnf等级作业让咱们有空间考虑函数的全体摇摆方法。咱们终究能够依据特定输入将其缩小。

咱们现在就这样做。上面的加法规矩能够写成,在“每dx”的基础上,如下:

\[\frac{d h}{d x}=\frac{d f}{d x}+\frac{d g}{d x} \]

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