导数和微分的区别与联系——高数起源

Derivative(导数),又名微商,是比值
Differential method(微分),古典意义:变化量的线性部分,是增量
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图中导数即yx\bm{\frac{△y}{△x}}, x=dx△x = dx, 微分是 dydx\bm{\frac{dy}{dx}}

偏导自然就是多元函数时求导的情况:

偏导数表示固定面上一点的切线斜率。
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同样的,扩展至全微分可表示函数若在某平面区域D内处处可微时,则称这个函数是D内的可微函数,
dz=Ax+By\bm{dz = A△x + B△y}
全微分的定义可推广到三元及三元以上函数。

联系:
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微分的思想:无限可分

关于无穷、极限的论述,还包括芝诺(Zeno)几个著名的悖论:其中一个悖论说一个人永远都追不上一只乌龟,因为当那人追到乌龟的出发点时,乌龟已经向前爬行了一小段路,当他再追完这一小段,乌龟又已经再向前爬行了一小段路。芝诺说这样一追一赶的永远重复下去,任何人都总追不上一只最慢的乌龟--当然,从现代的观点看,芝诺说的实在荒谬不过;他混淆了「无限」和「无限可分」的概念。人追乌龟经过的那段路纵然无限可分,其长度却是有限的;所以人仍然可以以有限的时间,走完这一段路。然而这些荒谬的论述,开启了人类对无穷、极限等概念的探讨,对后世发展微积分有深远的历史意味。
另外值得一提的是,希腊时代的阿基米德(Archimedes)已经懂得用无穷分割的方法正确地计算一些面积,这跟现代积分的观念已经很相似。由此可见,在历史上,积分观念的形成比微分还要早--这跟课程上往往先讨论微分再讨论积分刚刚相反。

在信号中,冲激函数与阶跃函数、阶跃函数与斜变函数的关系也同样离不开微积分的思想。
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阶跃信号求导是冲激信号很好理解,但须注意的是冲激信号的强度和高度并不等价。
阶跃信号求积分是斜变信号,反过来,斜变函数求导就是类似于一个门函数,其本质还是阶跃函数的组合。
不同斜率的斜边信号对应门函数的高度也不同。

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