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麻省理工《微积分重点》

课程介绍:

微积分的介绍,面向高中生和大学新生,主要是一个入门。除了视频,还有幻灯片和实例。本课程的目的是从错综复杂的微积分课本和习题中跳出来,以一种总览(Big Picture)的简洁形式重新审视微积分。 课程第二部分微积分重点之微分学,于2011年MIT新推发布。这部分课程的研究对象是“微积分”中的“微分学”,更深入地挖掘微分和导数的内涵和实质

课程类型:数学

Gilbert Strang

课程主课人:吉尔伯特-斯特朗(Gilbert Strang)

吉尔伯特-斯特朗:1934年11月27日出生,是美国享有盛誉的数学家,在有限元理论、变分法、小波分析及线性代数方面均有所建树。他对教育的贡献 尤为卓著,包括所著有的七部经典数学教材及一部专著。斯特朗自1962年至今担任麻省理工学院教授,其所授课程《线性代数导论》、《计算科学与工程》均在 MIT开放课程软件(MIT OpenCourseWare)中收录,获得广泛好评。

课程简介:

第一部分:微积分重点

课程简介 - Gil Strang’s Introduction to Highlights of Calculus

第 1 课 微积分总览 - Big Picture of Calculus

第 2 课 导数总览 - Big Picture: Derivatives

第 3 课 极值和二阶导数 - Max and Min and Second Derivative

第 4 课 指数函数 - The Exponential Function

第 5 课 积分总览 - Big Picture: Integrals

第二部分:微分学

第 1 课 sinx和cosx的导数 - Derivative of sin x and cos x

第 2 课 乘法法则和除法法则 - Product Rule and Quotient Rule

第 3 课 复合函数和链式法则 - Chains f(g(x)) and the Chain Rule

第 4 课 极限和连续函数 - Limits and Continuous Functions

第 5 课 逆函数和对数函数 - Inverse Funtions f ^-1 (y) and the Logarithm x = ln y

第 6 课 增长率和对数图 - Growth Rates & Log Graphs

第 7 课 线性近似和牛顿法 - Linear Approximation_Newton’s Method

第 8 课 幂级数和欧拉公式 - Power Series_Euler’s Great Formula

第 9 课 关于运动的微分方程 - Differential Equations of Motion

第 10 课 关于增长的微分方程 - Differential Equations of Growth

第 11 课 对数函数和反三角函数的导数 - Derivatives of ln y and sin ^-1 (y)

第 12 课 六大函数、六大法则及六大定理 - Six Functions, Six Rules, and Six Theorems

笔记


课程简介 - Gil Strang’s Introduction to Highlights of Calculus

这些视频是为了增加和补充课堂和教材中的内容。有时候教材太过厚实,习题也太过繁杂,这很容易让你迷失关键和重点。

第一部分总共有5个视频,“总览”可以很好地形容这部分视频。第二部分有12个视频,论及微分学剩下的部分。

很多学数学或是微积分的人,不管是在高中,还是大学,他们只是简单想了解一下重点,这就是本课程的核心。这些视频不需要任何先修课程,任何人都能观看,哪怕你完全不知微积分为何物。


第 1 课 微积分总览 - Big Picture of Calculus

微积分是函数一(微分函数)和函数二(积分函数)之间的桥梁,不过是关于两函数之间关系的学科。微积分作用是知道函数一,求函数二或知道函数二,求函数一。两个函数包含的信息的相同的,从而微积分分为微分学和积分学。

设时间为t,初始速度为 ,加速度为 a,距离为 f,求在时间 t 时的距离 f 的值。

解:

在时间为 0 时,速度

在时间为 t 时,速度

∵距离 f 为时间 0 到时间 t 所有速度的总和


第 2 课 导数总览 - Big Picture: Derivatives

微积分中三个重要的函数:

幕函数 (y = xn) 其导数为

三角函数 (y = sin x) 其导数为

指数函数 (y = ex) 其导数为

平均斜率 = y变化量/x变化量 = △y/△x

求最低点是微积分的一个主要应用。通过斜率为0,可以求出最低点,即最低点的斜率为0。

求 y = x2 的导数。

解:

∵ dy/dx = 极小下的△y/△x

即在极小情况下

△x = 0

∴ y = x2 的导数为2x


第 3 课 极值和二阶导数 - Max and Min and Second Derivative

  1. 二阶导数:导数的导数(The Second Derivative The derivative of the derivative)
  2. 二阶导数的例子(Examples of Second Derivatives)
  3. 凸函数和凹函数(Convex and Concave Curves)
  4. 寻找极值点和拐点(Locating the Maximum and Minimum and the Infection Point)
  5. 应用:上班的最短时间(求最小值)(Application: Driving to Work Finding the Minimum time)

国外统一定义 为凸,表示向上弯曲;相对的凹为

拐点(inflection point)是弯曲的方向发生了变化,二阶导数在这一点变号。它就是二阶导数为0的点(Inflecion Point: Where the second derivative is zero),即 下x的值。

链式法则(chain rule),对于求复合函数的导数来说相当有用。以后会有关于链式法则的讨论。


第 4 课 指数函数 - The Exponential Function

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