数据挖掘day03-微积分的本质07~09

07、极限

因为之前的内容,都是直观性的讲解,所以本节是要准确的给出3个定义:
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G1、导数的正式定义

下面写法等价,dfdx(2)=limx0f(2+h)f(2)h\frac{df}{dx}(2)= \lim _{x \to 0 }\frac{f(2+h)-f(2)}{h}

导数指函数ff,当dxdx逼近于0时,ff逼近于某个值时(上例为2)的变化,(不是dxdx取无穷小)

主要注意,dxdx本身包含逼近于零时的含义,而hh的写法则需要明确这件事。

G2、极限的定义

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考虑上面两张图的函数,都在0点位置断点,因为当h=0h=0,分母为0,但是下面的函数不存在极限limh0f(h)\lim_{h \to 0} f(h)

因为第一个函数在函数断点处,两侧取一个范围δ\delta,对应会有一个函数值的范围ϵ\epsilon,在此范围内,δ\delta

ϵ\epsilon,一一对应。

而第二个函数则不能。
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G3、洛必达法则

如下图函数,由于f(a)=0,g(a)=0f(a)=0,g(a)=0,所以在a点无法计算,他们的商。

可以采用,极限的方式:limxaf(x)g(x)\lim_{x \to a}\frac{f(x)}{g(x)},对其分别求极限值,然后求商,如下图:
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实际上,因为,两个无穷小之比或两个无穷大之比的极限可能存在,也可能不存在。洛必达法则,就是用来求这个值的。

除了零比零形式,还有无穷比无穷 ,基本形式。洛必达法则

08、积分和微积分基本定理

正式定义:牛顿-莱布尼茨公式的内容是一个连续函数在区间 [ a,b ] 上的定积分等于它的任意一个原函数在区间[ a,b ]上的增量。牛顿-莱布尼茨公式
本节只是形象的解析这个公式:求导与积分,为互逆运算

如下图,车辆的形式速度的曲线,其下方的面积就是其积分(即原函数)

例如v(t)=t(8t)v(t)=t(8-t),其原函数有多个,但是在[0,8]区间积分,有唯一值08v(t)dt\int_0^8v(t)dt

需要注意,如果图像在x轴下方,则为负值。
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09、面积和斜率有什么关系?

如下图,如何求sin(x)sin(x)[0,π][0,\pi]之间的平均值?
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毫无疑问,求面积除与长度。求面积就需要,原函数。

sin(x)sin(x)的原函数是cos(x)-cos(x),从下图可见,求出来的值,应该是原函数在两点之间的斜率!
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这个也好解析:斜率是ΔyΔx\frac{\Delta y}{\Delta x},斜率在两点之间的平均,就是两点之间的累积和之比。