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微积分的实际用途有哪些?

zhao_admin12个月前 (06-06)数学课件48

例子一:火力发电厂的冷却塔的外形为什么要做成弯曲的,而不是像烟囱一样直上直下的?其中的原因就是冷却塔体积大,自重非常大,如果直上直下,那么最下面的建筑材料将承受巨大的压力,以至于承受不了(我们知道,地球上的山峰最高只能达到3万米,否则最下面的岩石都要融化了)。现在,把冷却塔的边缘做成双曲线的性状,正好能够让每一截面的压力相等,这样,冷却塔就能做的很大了。为什么会是双曲线,用于微积分理论5分钟之内就能够解决。

例子二:大家都使用电脑,计算机内部指令需要通过硬件表达,把信号转换为能够让我们感知的信息。前几天这里有个探讨算法的帖子,很有代表性。Windows系统带了一个计算器,可以进行一些简单的计算,比如算对数。计算机是计算是基于加法的,我们常说的多少亿次实际上就是指加法运算。那么,怎么把计算对数转换为加法呢?实际上就运用微积分的级数理理论,可以把对数函数转换为一系列乘法和加法运算。

扩展资料

微积分(Calculus)是高等数学中研究函数的微分(Differentiation)、积分(Integration)以及有关概念和应用的数学分支。它是数学的一个基础学科。内容主要包括极限、微分学、积分学及其应用。微分学包括求导数的运算,是一套关于变化率的理论。它使得函数、速度、加速度和曲线的斜率等均可用一套通用的符号进行讨论。积分学,包括求积分的运算,为定义和计算面积、体积等提供一套通用的方法。

微积分的基本概念和内容包括微分学和积分学。

微分学的主要内容包括:极限理论、导数、微分等。

积分学的主要内容包括:定积分、不定积分等。

从广义上说,数学分析包括微积分、函数论等许多分支学科,但是现在一般已习惯于把数学分析和微积分等同起来,数学分析成了微积分的同义词,一提数学分析就知道是指微积分

简单来说:加法有什么用,微积分就有什么用,而且更胜无数倍。

积分简单,说白了就是求和。最简单的就是面积、体积这类的。中国历史上的割圆术、祖暅原理就是积分思想的体现。这里()是我关于积分的一个回答。

这里我想说的是:微积分方程。我们常在科普读物或者小说中读到,“某个方程多难解,又多么重要”,请大家明白,这说的不是我们中学学过的一元二次方程之类的方程,往往是微积分方程。这种方程有多重要,举例说明:牛顿第二定律就是一个微分方程,描述了我们日常生活中的所有物体的运动,从弹簧到琴弦,从声音到汽车稳定性,从建大楼到热气球升空,乃至卫星、火箭、飞船、天体的运动,都归这个方程统治;另一个例子:麦克斯韦方程组,可以有微分和积分两种形式,描写了电磁波,从广播、电视、电报、手机到宇宙观测(fast 望远镜),到光的五彩斑斓,都归这组方程管;爱因斯坦的广义相对论核心数学形式也是一个微分方程,这个更牛,可以解出黑洞和引力波,乃至整个宇宙。热学、量子力学,随处可见的都是微积分方程,可以说,微积分方程构建了描述物理世界的基础,而显然微积分方法是微积分方程的基础。

下图就是麦克斯韦方程的微分形式

再说几句,微积分虽然和加法有联系,积分就是求和。但是,采用微积分的思想来理解世界这种方式是全新的,这也是民科和科班出身的人的一个基本差别。但也不是说,会算微积分就算会了;在我看来,对于理工科的大学生来说,能理解微积分思想并用来它来建模描述某个系统才是一个及格线。

关于及格线的说法,我来给个补充:

这是1883年(注意时间),《科学》上的一篇文章。我给了一个简单的翻译:

科学要有应用性,科学本身就必须存在并不断发展。如果我们停止科学发展,而只注意其应用,那么我们很快就会沦为像中国人那样,长期没有明显发展,因为他们只对科学的应用感到满足,而从来没有对应用背后原理产生好奇。

会算微积分,和理解微积分并用来建模也是类似的。

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