
【計】 differential sign
微分符號(differential symbol)是微積分學中的核心數學符號,主要用于表示函數或變量的無窮小變化量。在漢英詞典中,“微分”對應的英文術語為“differential”,其符號“d”源自拉丁語“differentia”(差異)的縮寫,最早由德國數學家萊布尼茨于17世紀引入。
微分符號“d”用于描述函數隨自變量變化的線性部分。例如,若函數為( y = f(x) ),其微分可表示為: $$ dy = f'(x) , dx $$ 其中( dx )為自變量的微分,( dy )為因變量的微分,( f'(x) )為導數。該公式表明,微分是對函數局部線性近似的數學描述(來源:《微積分學教程》,菲赫金哥爾茨著)。
在多元微積分中,微分符號擴展為偏微分符號( partial ),例如( frac{partial z}{partial x} )表示函數( z = f(x, y) )對變量( x )的偏微分。這一符號由法國數學家阿德裡安-馬裡·勒讓德提出,并被國際數學聯盟(IMU)标準化(來源:《數學符號史》,Florian Cajori著)。
微分符號在物理學、工程學和經濟學中廣泛應用。例如,牛頓力學中通過微分方程( F = m frac{dx}{dt} )描述運動規律;電路分析中則用微分方程建模電流與電壓的動态關系(來源:ISO 80000-2國際标準《數學符號與單位》)。
微分符號是微積分中的核心符號體系,主要用于表示函數的局部變化率或無窮小量。以下從曆史、符號形式、數學意義和應用場景四個方面詳細解釋:
微分符號的現代形式主要源于17世紀數學家萊布尼茨(Gottfried Leibniz)的發明。他提出用字母 ( d ) 表示無窮小變化量,例如 ( dx ) 表示自變量 ( x ) 的微小增量,( dy ) 表示因變量 ( y ) 的相應變化。這一符號系統因其直觀性被廣泛采用,成為标準記法。
一階微分
記作 ( dy ) 或 ( df(x) ),表示函數 ( y = f(x) ) 在 ( x ) 處的線性近似變化量。數學表達式為:
$$ dy = f'(x) dx $$
其中 ( f'(x) ) 是導數,表示變化率。
高階微分
例如二階微分寫作 ( dy ),對應二階導數 ( frac{dy}{dx} ),表示變化率的變化率。
偏微分
用于多元函數,符號為 ( partial )(如 ( frac{partial f}{partial x} )),表示保持其他變量不變時,函數對某一變量的變化率。
微分符號的本質是線性逼近。例如對函數 ( y = x ),其微分 ( dy = 2x dx ) 表示當 ( x ) 有微小變化 ( dx ) 時,( y ) 的近似變化量為 ( 2x dx )。這種線性近似在工程計算中用于簡化複雜函數的分析。
微分符號的優勢在于能直觀體現變量間的依賴關系,其形式化表達為後續積分、微分方程等理論奠定了基礎。
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