導數和微分的區別與聯繫——高數起源

Derivative(導數),又名微商,是比值
Differential method(微分),古典意義:變化量的線性部分,是增量
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圖中導數即yx\bm{\frac{△y}{△x}}, x=dx△x = dx, 微分是 dydx\bm{\frac{dy}{dx}}

偏導自然就是多元函數時求導的情況:

偏導數表示固定面上一點的切線斜率。
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同樣的,擴展至全微分可表示函數若在某平面區域D內處處可微時,則稱這個函數是D內的可微函數,
dz=Ax+By\bm{dz = A△x + B△y}
全微分的定義可推廣到三元及三元以上函數。

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微分的思想:無限可分

關於無窮、極限的論述,還包括芝諾(Zeno)幾個著名的悖論:其中一個悖論說一個人永遠都追不上一隻烏龜,因爲當那人追到烏龜的出發點時,烏龜已經向前爬行了一小段路,當他再追完這一小段,烏龜又已經再向前爬行了一小段路。芝諾說這樣一追一趕的永遠重覆下去,任何人都總追不上一隻最慢的烏龜--當然,從現代的觀點看,芝諾說的實在荒謬不過;他混淆了「無限」和「無限可分」的概念。人追烏龜經過的那段路縱然無限可分,其長度卻是有限的;所以人仍然可以以有限的時間,走完這一段路。然而這些荒謬的論述,開啓了人類對無窮、極限等概念的探討,對後世發展微積分有深遠的歷史意味。
另外值得一提的是,希臘時代的阿基米德(Archimedes)已經懂得用無窮分割的方法正確地計算一些面積,這跟現代積分的觀念已經很相似。由此可見,在歷史上,積分觀念的形成比微分還要早--這跟課程上往往先討論微分再討論積分剛剛相反。

在信號中,衝激函數與階躍函數、階躍函數與斜變函數的關係也同樣離不開微積分的思想。
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階躍信號求導是衝激信號很好理解,但須注意的是衝激信號的強度和高度並不等價。
階躍信號求積分是斜變信號,反過來,斜變函數求導就是類似於一個門函數,其本質還是階躍函數的組合。
不同斜率的斜邊信號對應門函數的高度也不同。

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