← 全部问题如何利用约分从极限定义求 f(x)=x2 的导数?
要求
f(x)=x2 的导数,将其代入差商得到
h(x+h)2−x2。展开分子得到
2xh+h2。对于非零
h,可以约去
h 得到
2x+h。取
h→0 时的极限,得到导数
2x。
适用条件
- f(x)=x2。
- 在约分步骤中 h 是非零的。
- 简化后取 h→0 的极限。
理解与推导
- 将 f(x+h)=(x+h)2 和 f(x)=x2 代入差商。
- 展开分子:(x+h)2−x2=x2+2xh+h2−x2=2xh+h2。
- 从分子中提取因子 h:h(2x+h)。
- 从分子和分母中约去 h,由于 h=0 这是有效的:hh(2x+h)=2x+h。
- 计算极限:limh→0(2x+h)=2x。
例子
脚本指出:“对于 f(x)=x²,展开分子得到 2xh+h²。对于非零 h,商变为 2x+h,其极限是 2x。”
容易误解的地方
- 在展开或简化分子之前试图约去 h。
- 将 h=0 代入未简化的商中,导致除以零。
- 忘记约分仅对非零 h 有效,尽管极限考虑的是 h 趋近于零时的行为。
相关问题
掌握方法↗ 点 P 位于沿方向向量 l 距离 P0 为 rho 的位置。其在 xy 平面中的坐标由 (x0 + rho*cos(alpha), y0 + rho*sin(alpha)) 给出,其中 alpha 是方向向量的角度。
适用条件:P0 的坐标为 (x0, y0)。;方向向量 l 与正 x 轴成角度 alpha。;rho 是 xy 平面中 P0 到 P 的标量距离。
认识概念↗ 急动度是位移关于时间的三阶导数。它衡量加速度的变化率。
适用条件:位置函数 s(t) 具有良定义的三阶时间导数。
认识概念↗ 切平面提供了曲面在参考点处的一阶局部近似。它由该点处的函数值和两个偏导数定义。
适用条件:曲面在参考点 (x0,y0) 处可微。;平面是使用 (x0,y0) 处的值和偏导数构造的。
理解原因↗ 尽管两个图形都向上弯曲(表明二阶导数为正),但与较宽的抛物线相比,较窄的抛物线在 x=4 附近的斜率增加得快得多。由于二阶导数衡量斜率的变化率,斜率的快速变化会导致更大的数值。
适用条件:两个图形都在相同的输入 x=4 处进行评估。;两个图形在 x=4 附近都向上弯曲。
认识概念↗ 方向导数 f'_l(x0, y0) 定义为当 rho 趋于 0 时,函数值的变化量与沿方向 l 的位移 rho 之比的极限。
适用条件:函数 f 在 (x0, y0) 及其附近点有定义。;方向 l 由角度 alpha 指定。;rho 代表 xy 平面中沿方向 l 的位移。;取 rho -> 0 的极限。
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