之前笼统地介绍了微分大概是什么?本节来认识第一个的微分:切线。
先描述下,它是怎样一个微分。比如,有曲线:
给出的曲线段:
要找到一个直线段来近似这个曲线段,也就是找到这个曲线段的微分:
此微分的特点是,当时,越来越逼近曲线段:
描述清楚此微分后,本文会详细讲明白以下两点:
初学几何的时候,切线是这么定义的:
比如这就是圆、椭圆的切线:
但是这个定义推广到所有曲线上是不成立的:
我们需要用极限来定义切线。比如说,要求曲线在点的切线:
在附近找一点,过两点作直线,这根直线也称为割线:
那么,在足够小的邻域内,在点的切线与曲线有一个交点还是两个交点?
在足够小的邻域内,点的切线与曲线有一个交点。
可以这么思考,在足够小的邻域内,与曲线有两个交点的,也就是割线,都在数列中:
所以只有一个交点。
这里说明得很不严格,只是让同学们进一步理解极限。
刚才只是给出了切线的定义,但是还是不能把切线求出来。下面来看看怎么求。
要求点的切线,知道了点坐标为,以及切线的斜率:
其中,根据直线的点斜式,可求得切线函数:
所以来看看割线的斜率怎么求吧。假设要求点的切线的斜率,随便在附近找一点作割线:
可以看到当的时候(这也表明了切线是割线的极限),两者斜率不断逼近:
定义 设函数在点的某个邻域内有定义,当自变量在处取得增量(点仍在该邻域内)时,相应的,因变量取得增量。
如果与之比当时的极限存在,那么称函数在点处,并称这个极限为函数在点处的,记为,即:
也常写作: