微分

微分應用在函數圖形的特徵上

微分應用在函數圖形的特徵上
臺北市立西松高中蘇惠玉教師

一、前言

99課綱的的數學I教材中,在多項式函數的章節裡,有一單元為單項函數,要求學生認識與繪製 $$f(x)=x^3$$ 或 $$x^4$$ 的函數圖形,然後再利用平移認識 $$f(x) = {(x – h)^3} + k$$(或 $$f(x) = {(x – h)^4} + k$$)的圖形即可。

以現階段學生學得的數學知識而言,確實他們也只能學習到此,但是在某些有關三次方程式的實根問題中,如果學生可以知道一般三次函數的圖形時,配合圖形來討論實根,將可降低題目的難度,以及提升學生對解題過程的理解。以下筆者配合微分的學習,來說明三次函數的圖形。

微積分基本定理

在高中數學課程中,微積分內容的引進通常僅止於簡單的微分與積分之計算,相當可以呼應calculus一詞的意義。至於有關極限的概念,大概都是通過切線的直觀意義之說明。如此一來,微積分基本定理的重大意義就變得隱晦不彰,從而牛頓與萊布尼茲各自獨立地對微積分的巨大貢獻,也就難以深刻體會了。 事實上,即使在運算層次,微分與積分這兩個可逆運算的理論聯繫,也總是需要微積分基本定理才能說得明白。一般來說,這個定理有兩種形式...

微積分初階-歷史發展的眼光(1)前言(First Course in Calculus-A Historical Approach 1. Introduction

這是關於微積分一系列文章的第一篇,微積分是高中基礎數學的總結,更是進入現代數學之門。本文淺談函數的重要性,並藉由它在微積分當中所扮演的角色,簡單介紹何謂微分與積分。數、函數、空間是數學研究的主要對象,分別發展出代數學、分析學與幾何學。函數(function)是微積分的主角。我們要對函數做微分並且做積分,然候作各種的應用,包括應用到數學本身以及大自然的變化與運動現象。 函數的重要性是,它們代表著自然律(laws of nature)或是更廣泛的數學律(laws of mathematics),反應著數學、自然或人文現象的量與量之間的關係,表現為各種模型(models)。函數有無窮多,其中只有少數有名字、有公式,大多數是屬於沒有名字、沒有公式的無名英雄。 在有名字、有公式的函數中,我們最熟悉的是:多項函數、三角函數、指數函數、對數函數、雙曲三角函數、有理函數、無理函數、...等。這些函數也是微積分要研究的首要對象。

微積分初階-歷史發展的眼光(7)牛頓讀費瑪的著作精煉出微分法(First Course in Calculus-A Historical Approach 7.Newton’s differential calculus)

求積問題與求極值問題的探索,讓費瑪悄悄來到微積分的大門口,但欠缺臨門一腳。牛頓從費瑪的求極值法中,悟出了微分法的概念,才真正開啟了這扇大門。

微積分初階-歷史發展的眼光(9)萊布尼茲從差和分連續化得到微積分(First Course in Calculus-A Historical Approach 9. From Calculus of Difference and Summation to Calculus of Differentiation and Integration)

牛頓與萊布尼茲分別獨立發明微積分,前篇已說明牛頓如何從運動學切入微積分,這裡將介紹萊布尼茲如何由差和分的連續化、無窮化得到微積分。