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为什么对于累积函数 A(x)A(x),导数 A'(x) 等于 f(x)f(x)?

导数 A′(x)A'(x) 等于 f(x)f(x),因为将端点从 xx 移动到 x+hx+h 会增加一个薄条,其面积增量近似为 f(x)hf(x)h。将此增量除以 hh 并取 hh 趋近于零的极限,得到局部平均高度,连续性确保该高度趋近于精确的端点高度 f(x)f(x)。因此,累积面积的变化率恰好是该点处函数的值。

适用条件

  • 函数 ff 在 xx 处连续。
  • A(x)A(x) 定义为从固定下限到 xx 的 ff 的累积。

理解与推导

  1. 考虑增量 ΔA=A(x+h)−A(x)\Delta A = A(x+h) - A(x)。
  2. 对于小的 hh,将 ΔA\Delta A 近似为 f(x)h+o(h)f(x)h + o(h)。
  3. 形成差商 ΔAh≈f(x)+o(h)h\frac{\Delta A}{h} \approx f(x) + \frac{o(h)}{h}。
  4. 取 h→0h \to 0 的极限。
  5. 由于 ff 的连续性,得出 A′(x)=f(x)A'(x) = f(x) 的结论。

例子

脚本解释道:“将增量除以 h 并让 h 趋近于零。连续性使局部平均高度趋近于端点高度,所以 A′(x)=f(x)f(x)。这并不声称有限宽度的弯曲条带已经是精确的矩形。”

容易误解的地方

  • 认为有限宽度的弯曲条带已经是精确的矩形。
  • 混淆有限增量 ΔA\Delta A 与精确微分 dAdA。

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