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高等數(shù)學(xué)(微積分)要如何學(xué)習(xí)才不痛苦?

 天使之劍 2020-09-04

經(jīng)常有學(xué)生或者家長(zhǎng)跟我說(shuō)(當(dāng)年)學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)或微積分時(shí)是多么的痛苦,多么的絕望。甚至有同學(xué)發(fā)出“學(xué)完高數(shù)以后我再也不學(xué)數(shù)學(xué)了”的感嘆。確實(shí) ,高等數(shù)學(xué)里面有不少的的定義、定理非常抽象、語(yǔ)言晦澀 難懂 。要弄懂這些內(nèi)容確實(shí)是讓人抓狂的事。

事實(shí)上,我們學(xué)習(xí)高數(shù)不用這么痛苦,可以很高效,比較輕松地學(xué)習(xí)好它的核心內(nèi)容的。只要我們把握好幾個(gè)原則就可以做到。

第一個(gè)原則就是:專(zhuān)注于計(jì)算,抽象的定義與理論先放一邊。

高數(shù),本質(zhì)上就是微積分,很多課程 直接叫微積分。而微積分就是一種計(jì)算方法,它主要就是講的這種計(jì)算方法以及它的應(yīng)用。所以只要掌握了微積分的計(jì)算與它們的應(yīng)用,也就掌握了高數(shù)這門(mén)課程。

高數(shù)或者微積分里面有些定義和定理確實(shí)很難,但如果確實(shí)弄不明白,先放一邊,或許學(xué)到后面能明白,但實(shí)在不明白也沒(méi)關(guān)系,根本不影響后面的學(xué)習(xí)。

舉例來(lái)說(shuō),很多同學(xué)第一次看到極限的嚴(yán)格定義,估計(jì)就懵了。不要說(shuō)里面的數(shù)學(xué),就是想把這段話讀順都不容易,太拗口了,邏輯順序都難弄得清。但是沒(méi)有弄懂這個(gè)定義,完全沒(méi)有影響的后面的學(xué)習(xí)。對(duì)于極限,我們只需要理解它的直觀定義就夠了:當(dāng) x 不斷靠近 a 的時(shí)候, f(x) 無(wú)限靠近 A,就稱(chēng) A 是 f(x) 當(dāng) x 趨近于 a 時(shí)的極限。

順帶說(shuō)一句,極限的這個(gè)嚴(yán)格定義,是分析學(xué)里的一個(gè)核心概念,它還在實(shí)變函數(shù),泛函分析里面起到基礎(chǔ)的作用。哪怕是數(shù)學(xué)系學(xué)了幾年的學(xué)生,都不一定能把這個(gè)定義完全弄明白,所以第一次學(xué),弄不懂是很正常的事。

我們要講的第二個(gè)原則是:學(xué)好三種計(jì)算,求極限,求導(dǎo)數(shù),求不定積分

我們前面講了,微積分就是計(jì)算,要學(xué)好微積分就要專(zhuān)注于計(jì)算。而微積分里的計(jì)算基本上都離不開(kāi)這三種計(jì)算。以不定積分來(lái)說(shuō),定積分基本上可以用不定積分法來(lái)求,重積分是用定積分來(lái)求,曲線積分和曲面積分也都是用定積分來(lái)求。

這三種計(jì)算,求導(dǎo)數(shù)還好,基本上是套公式。十幾個(gè)基本求導(dǎo)公式再加上幾個(gè)求導(dǎo)法則,套上去,基本上就求出來(lái)了。這里我稍微提一下,基本的求導(dǎo)公式不要去背,很容易背混的。要邊做題邊記,最后能夠不看公式,就能做完做對(duì),那么公式就記下來(lái)了。

求極限的方法很多,十幾種,四則運(yùn)算,幾種初等的方法,兩個(gè)重要極限,洛必達(dá)法則是最常用的幾種。會(huì)了這幾種,可以對(duì)付絕大部分的極限了。但即使只用這幾種方法,要熟練掌握也得花一點(diǎn)功夫,因?yàn)槟闶孪炔⒉恢滥囊粋€(gè)極限要用哪一個(gè)方法來(lái)求,只有足夠熟練了,才能一眼看出該用哪一個(gè)方法。

不定積分的求法是這三種計(jì)算里面最復(fù)雜也是最重要計(jì)算。看起來(lái)不定積分只有三種方法:第一類(lèi)換元,第二類(lèi)換元和分部積分。但是怎么換,第一類(lèi)換元還是第二類(lèi)換元,換哪一個(gè),還是分部積分;或者是先換元再分部還是先分部再換元,都是需要很多練習(xí)以后才能熟練掌握的。另外再加上三角函數(shù)的恒等變換,有理函數(shù)的分解,都使得不定積分變得異常復(fù)雜。

雖然不定積分這么復(fù)雜,但我可以說(shuō),掌握了不定積分也就掌握了微積分。因?yàn)橹灰莆樟瞬欢ǚe分,導(dǎo)數(shù)就掌握了,定積分也掌握了。不定積分是求導(dǎo)的逆運(yùn)算,就象掌握了除法,乘法肯定沒(méi)問(wèn)題。又因?yàn)橛辛伺nD-萊布尼茲公式,求定積分無(wú)非就是求一個(gè)不定積分,再代函數(shù)值而已。

我們的第三個(gè)原則是:學(xué)會(huì)微積分的應(yīng)用。

一元微積分部分,導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用主要是洛必達(dá)法則,極大極小值和函數(shù)的性態(tài)(增減,凹凸);積分的應(yīng)用主要是面積、體積。

多元微積分基本上是計(jì)算,應(yīng)用上主要是多元函數(shù)的極值及拉格朗日條件極值。

遵守這三條原則,高數(shù)就沒(méi)那么難了。

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