
微分是數學分析中描述函數局部線性逼近的核心概念,其英文對應詞為"differential"。根據《牛津數學詞典》定義,微分指函數在某點處的增量近似值,通過導數與自變量改變量的乘積來計算。具體數學表達式為:
$$ dy = f'(x)dx $$
式中$f'(x)$表示函數$f(x)$的導數,$dx$為自變量的微分,$dy$則是因變量的微分。
從幾何角度解釋,微分對應函數曲線在某點切線縱坐标的變化量,這種局部線性化特性使其成為工程計算、物理建模的重要工具(《高等數學》,同濟大學第七版)。漢英術語對比中需注意:"微分"作名詞時對應differential,作動詞(求微分過程)則對應differentiation。
在應用層面,微分廣泛應用于:
國際标準化組織ISO 80000-2:2019明确規定微分符號書寫規範,強調微分運算符"d"應為直立體字母,與變量斜體形式形成區分。該标準被《中國國家标準GB/T 3102.11-2023》等效采用,确保學術表達的準确性。
微分是微積分中的核心概念之一,主要用于描述函數在某一點的局部線性近似。以下是詳細解釋:
微分表示函數 ( f(x) ) 在點 ( x_0 ) 處的微小變化量。若函數可導,其微分可表示為: $$ dy = f'(x_0) dx $$ 其中:
微分對應函數圖像在 ( x_0 ) 處切線的縱坐标變化量(圖1),而實際函數值變化量 ( Delta y = f(x_0 + dx) - f(x_0) ) 是曲線上的真實變化。當 ( dx ) 趨近于0時,( dy ) 與 ( Delta y ) 的誤差是 ( dx ) 的高階無窮小。
近似計算
當 ( dx ) 很小時,可用 ( dy approx Delta y ) 估算函數值,例如 ( sqrt{4.01} approx 2 + frac{1}{4}(0.01) = 2.0025 )。
誤差分析
在測量中通過微分估計絕對誤差與相對誤差,如測量球體半徑時的體積誤差計算。
微分方程
用于描述自然現象的變化規律,如牛頓冷卻定律 ( frac{dT}{dt} = -k(T - T_{env}) )。
導數是微分的系數:( f'(x) = frac{dy}{dx} ),而微分是導數與自變量變化的乘積。導數關注變化率,微分側重線性近似。
對 ( f(x) = x ):
微分将複雜的非線性變化轉化為易于處理的線性關系,是工程、物理、經濟學等領域量化瞬時變化的核心工具。
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