麥克斯韋爾的電磁學理論和愛因斯坦的廣義相對論都應用了微分。 生物學用微積分來計算種群動態,輸入繁殖率和死亡率來模擬種群改變。 定積分輸入公式,輸出數字,即給出圖像與橫坐標之間各個面積的代數和。 對定積分的技術定義是各個矩形之面積和的極限,又稱黎曼積分。 微積分學也稱微分積分學(拉丁語:Calculus[註 1]),主要包括微分學和積分學兩個部分,是研究極限、微分、積分和無窮級數等的一個數學分支。
微積分的基本概念還包括函數、無窮序列、無窮級數和連續等,運算方法主要有符號運算技巧,該技巧與初等代數和數學歸納法緊密相連。 微積分也使人們更加精確地理解到空間、時間和運動的本質。 多個世紀以來,數學家和哲學家都在爭論除以零或無限多個數之和的相關悖論。 古希臘哲學家埃利亞的芝諾便給出了好幾個著名的悖論例子。 微積分提供了工具,特別是極限和無窮級數,以解決該些悖論。
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路徑積分也稱曲線積分,可以看作是區間上積分的推廣。 積分的範圍不是區間(直線段),而是高維空間中的有向曲線。 路徑積分有很多種類,當積分路徑為閉合曲線時,稱為環路積分或圍道積分。 路徑積分的被積函數可以是純量函數(純量場)或向量函數(向量場)。
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彈性積分: 基礎
無窮小被很小的數代替,函數無窮小附近的行為是通過取距離越來越小時的極限來找到的。 極限是提供微積分嚴格的基礎最簡單的方式,基於這個原因,它是標準的做法。 微積分主要有三大類分支:極限、微分學、積分學。 這個基本理論也提供了一個用代數計算許多積分問題的方法,也就是用不定積分法取代極限運算法。 該理論也可以解決一些微分方程的問題,解決未知數的積分。 牛頓利用了微積分的技巧,由萬有引力及運動定律出發說明了他的宇宙體系,解決天體運動,流體旋轉的表面,地球的扁率,擺線上重物的運動等問題。
更本質的講,微積分學是一門研究連續變化的學問[註 2]。 例如,可與線性代數並用,來求得某區域中一組點的「最佳」線性近似。 它也可以用在概率論中,來確定由給定密度函數所給出的連續隨機變量之概率。 在解析幾何對函數圖像的研究中,微積分可以用來求得最大值、最小值、斜率、凹度、拐點等。 從牛頓實際使用它到制定出周密的定義,數學家們奮鬥了200多年。 現在使用的定義是魏爾斯特拉斯於19世紀中葉給出的。
彈性積分: 微積分的符號
微積分學在代數學和幾何學的基礎上建立起來,其中微分是指函數的局部變化率的一種線性描述,包括求導數和其運算,是一套關於變化率的理論。 基本公式為計算定積分提供了簡單的計算反導數的代數方法,而無須使用其極限定義來計算。 微分方程把一個未知函數與其導數相關連,而在科學的不同領域中,微分方程都很常見。 在19世紀,無窮小被極限取代,極限描述的是與函數在某一點附近的值有關的值。 它描述了函數在某處附近的行為,類似無窮小,但是使用了普通的實數系統。
一個一元函數的定積分可以定義為無窮多小矩形的面積和,即等於函數曲線下包含的實際面積。 我們也可以用積分來計算平面上一條曲線所包含的面積、球體或圓錐體的表面積或體積等。 從技術上來講,積分學是研究對這兩個相關的線性算子的研究。 現在,在更深的數學領域中,高等微積分學通常被稱為分析學,並被定義為研究函數的科學,是高等數學的主要分支之一。 不過,由於前述的複雜性,我們做出了艱難的選擇,決定在今年的13.11版本完全移除退款代幣這個機制。
彈性積分: 彈性材料的一般應用
橡膠的剛度不僅和應力水平相關,還對溫度和加載速率十分敏感。
- 在速度問題上,距離是時間的因變量,隨時間變化而變化;當時間趨於某一極限時,距離增量除以時間增量的極限即為距離對時間的導數。
- 鋼材在多數工程應用中都可視為線彈性材料,在其彈性範圍內(即應力低於屈服強度時)虎克定律都適用。
- 但是他沒有發表所有的這些發現,因為無窮小方法在當時仍然飽受爭議。
- 微分學的另一個計算方法是牛頓法,該算法又叫應用幾何法,主要通過函數曲線的切線來尋找點斜率。
- 生物學用微積分來計算種群動態,輸入繁殖率和死亡率來模擬種群改變。
- 牛頓在解決物理問題時,使用了其獨特的符號來進行計算,並提出了乘積法則、鏈式法則、高階導數、泰勒級數。
然而有時也會因為教學的原因造成定義上的差別。 微積分也被用於尋找方程的近似值;實踐中,它是在各種應用裡解微分方程、求根的標準做法。 典型的方法有牛頓法、定點迭代法、線性近似等。 比如:宇宙飛船利用一種歐拉方法的變體來求得零重力環境下的近似航線。 彈性積分 微積分學的發展與應用幾乎影響了現代生活的所有領域。
彈性積分: 黎曼積分
當牛頓和萊布尼茨第一次發表各自的成果時,數學界就發明微積分的歸屬和優先權問題爆發一場曠日持久的大爭論。 牛頓稱萊布尼茨從他未發表的手稿中盜取了想法,皇家學會的一些成員也跟牛頓持同一觀點。 這場大紛爭將使數學家分成兩派:一派是英國數學家,捍衛牛頓;另一派是歐洲大陸數學家。 日後對牛頓和萊布尼茨的論文的小心檢視,證實兩人是獨立得出自己的結論。 在今天,牛頓和萊布尼茨被譽為發明微積分的兩個獨立創始者。 而牛頓將其成果稱為「流數術」(method of fluxions)。
如果被積函數F是一個梯度場,那麼F的曲線積分與所取的路徑無關,而只與路徑的起點和終點的選取有關。 與路徑積分類似,平面區域的二重積分可以推廣為在高維空間中的(有向)曲面上進行積分,稱為曲面積分。 路徑積分和曲面積分是物理學中很重要的工具,例如計算電場或重力場中的做功、量子力學中計算粒子出現的概率,會用到路徑積分。 流體力學中計算流體的流量、電力學中使用高斯定律計算電場和電荷分布時,會用到曲面積分。 積分是微分的逆運算,即從導數推算出原函數,又分為定積分與不定積分。
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中國的劉徽在公元三世紀也應用窮竭法求圓的面積。 [2]在公元五世紀,祖沖之採用祖暅原理計算出球體積,該原理後來也被稱之為卡瓦列里原理。 彈性積分 積分的起源很早,古希臘時期歐多克索斯(約公元前 年)就曾用窮竭法來求面積與體積。
牛頓和萊布尼茨雖然把微積分系統化,但是它還是不夠嚴謹。 可是當微積分被成功地用來解決許多問題,卻使得十八世紀的數學家偏向其應用,而少致力於其嚴謹。 當時,微積分學的發展幸而掌握在幾個非常優越的數學家,如歐拉、拉格朗日、拉普拉斯、達朗貝爾及伯努利世家等人的手裡。 研究的問題由自然現象而來,所以能以自然現象的數據來驗合微積分的許多推論,使微積分學不因基礎不穩而隱含錯誤。 在這些眾數學家的手中,微積分學的範圍很快地超過現在大學初階段所授的微積分課程,而邁向更高深的分析學。
彈性積分: 積分不等式
它與大部分科學分支關係密切,包括精算、計算機、統計、工業工程、商業管理、醫藥、護理、人口統計,特別是物理學;經濟學亦經常會用到微積分學。 彈性積分2023 幾乎所有現代科學技術,如:機械、水利、土木、建築、航空及航海等工業工程都以微積分學作為基本數學工具。 彈性積分2023 微積分使得數學可以在(非常數)變化率和總改變之間互相轉化,讓我們可以在已知其中一者時求出另一者。
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彈性積分: 極限和無窮小
通過藥物在體內的衰退規律,微積分可以推導出服藥規律。 這個賽季也推出了全新的挑戰系統(各位應該有收到很多次通知)。 我們非常興奮能看到各位玩家全心投入來達成這些成就,其中也有些挑戰是 2022 賽季限定的。 當賽季結束時,目前這一批賽季限定的挑戰就會停止追蹤進展並退役,但我們會在 2023 賽季再度推出一批全新的賽季限定挑戰。 彈性積分2023 過一段時間之後,我們會公開祝賀一些本賽季達成最多挑戰的玩家,請別忘了關注。 根據「電腦網路內容分級處理辦法」修正條文第六條第三款規定,已於網站首頁或各該限制級網頁,依台灣網站分級推廣基金會規定作標示。
萊布尼茨和牛頓都被普遍認為是獨立的微積分發明者。 牛頓最先將微積分應用到普通物理當中,而萊布尼茨創作了不少今天在微積分所使用的符號。 牛頓、萊布尼茨都給出了微分、積分的基本規則,二階與更高階導數,近似多項式級數的記法等。 定義積分的方法不止一種,各種定義之間也不是完全等價的。 其中的差別主要是在定義某些特殊的函數:在某些積分的定義下這些函數不可積分,但在另一些定義之下它們的積分存在。
彈性積分: 彈性積分
另外一些材料(如鋁材)則只在彈性範圍內的一部分區域行為符合虎克定律。 對於這些材料需要定義一個應力線性極限,在應力低於該極限時線性描述帶來的誤差可以忽略不計。 積分方程式是含有對未知函數的積分運算的方程式,與微分方程式相對。 許多數學物理問題需通過積分方程式或微分方程式求解。 在醫療領域,微積分可以計算血管最優支角,將血流最大化。
由於應力張量、應變張量和彈性係數張量存在對稱性(應力張量的對稱性就是材料力學中的切應力互等定理),81個彈性常數中對於最一般的材料也只有21個是獨立的。 該式可以理解為彈簧在壓縮過程中逐小段作負功的極限累加,數學上就是作用力對作用距離的定積分(注意位能恆為正值)。 實際操作中,有時候可以用粗略的方式進行估算一些未知量,但隨著科技的發展,很多時候需要知道精確的數值。
彈性積分: 積分
微積分基本定理(Fundamental Theorem of Calculus)又稱微積分基本公式,證實微分和積分互為逆運算。 更精確地說,它將一個反導數的具體值與定積分聯繫起來。 因為計算反導數通常比應用定積分定義更加簡單,微積分基本公式為計算定積分提供了一個行之有效的方式。
若您已滿十八歲,一樣不可將本區之內容派發、傳閱、出售、出租、交給或借予年齡未滿18歲的人士瀏覽閱讀,或將本網站內容向該人士出示、播放或放映。 分部積分法又稱作部分積分法(英語:Integration by parts),是一種積分的技巧。 它是由微分的乘法定則和微積分基本定理推導而來的。 其基本思路是將不易求得結果的積分形式,轉化為等價的但易於求出結果的積分形式。
另外兩個很有用的分部積分範例是分部積分法用在函數本身和1的乘積。 這裡的前提是函數的導數是已知的,而且這個導數和x的乘積的積分已知。 鋼材在多數工程應用中都可視為線彈性材料,在其彈性範圍內(即應力低於屈服強度時)虎克定律都適用。
牛頓在解決物理問題時,使用了其獨特的符號來進行計算,並提出了乘積法則、鏈式法則、高階導數、泰勒級數。 [4]在其它著作中,牛頓給出了函數的級數展開式,當中包括分數和無理數的乘冪,而且明顯地牛頓知道泰勒級數的原理。 但是他沒有發表所有的這些發現,因為無窮小方法在當時仍然飽受爭議。
彈性積分: 微分學
它也可以被理解為微分是積分逆運算的精確解釋。 如果速度是一定的,那麼上述參數簡單相乘即可得出結果。 彈性積分2023 但如果速度為變量,那麼就不得不使用更強大的公式。
微積分被延伸到微分方程、向量分析、變分法、複分析、時域微分和微分拓撲等領域。 微分應用包括對速度、加速度、曲線斜率、最優化等的計算。 積分應用包括對面積、體積、弧長、質心、做功、壓力的計算。