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趣学数学 | 数学小故事 | 微积分的力量

作者 LingoAce 新媒体团队 |中国 |2024-05-07

学数学

微积分的定义

微积分就是切分和重组

切分的过程是微分

重组的过程是积分

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我们现在所能见到的现代社会的种种方便,比如高铁、坐飞机、打电话、用全球定位系统(GPS)出行、用网站……它们背后有很多算法,都是来自微积分的发明。没有微积分,这些事情都无法实现。

微积分为什么如此有用呢?如果没有微积分,我们只能计算匀速运动,比如一颗炮弹打出去,到底打多远多高都无法计算。我们只能计算平均速度平均距离,瞬间的速度是不知道的

微积分还被广泛的应用在医疗抗癌、抗艾滋病所用到的医学中

微积分的基石

极限的应用

计算圆的面积:无限切分

微积分就是把复杂的问题切分成多个简单的部分,举一个例子,测量圆的面积,想象像切西瓜一样,沿着它的中心切成一牙一牙然后把它掰开,上半截就变成了一个向下的锯齿,下半截就变成了一个向上的锯齿。然后把他们拼到一起就成了长方形。

但是这个长方形的上边不是一个精准的直线,而是一个一个的弧线,如果将西瓜切的足够多足够薄,那么上边就无限接近直线了。

无穷的应用

1.阿基米德通过无限切分求圆周率、面积和体积

动画制作:无穷多个三角形叠加形成画面。比如《怪物史莱克》全部是用三角形来建模的,也就是说电影中的人物有多清晰取决于建模所用的小三角形有多小。所以直到今天,阿基米德所用的这个方法,我们的计算机和数学建模依然在用。

2.通过计算机模拟手术过程、预测手术结果

3.微积分治疗艾滋病

在过去艾滋病是个不治之症。因为艾滋病潜伏期很长,死亡率又很高。有个华裔的医学家叫做何大一,他和数学家艾伦·佩雷尔森用微积分解决了艾滋病病毒的问题。

他们发现这十年的潜伏期中,病毒并不是没有发作,而是天天发作,但身体中的白细胞和自然杀伤细胞每天和病毒作战。白细胞大量的工作,跟病毒达到了均衡。可以通过鸡尾酒疗法治疗

所谓鸡尾酒疗法就是通过药物不断强化包细胞,让白细胞强大,对抗艾滋病。所以在今天,艾滋病已经成为了一个慢性病,只要长期服药,就不会有生命危险。而这一切的背后,就是大量的复杂的微积分数学公式。

读完了这个故事,我相信你对微积分会有一个完全不同的感受。我们不在排斥它,不再憎恨它,我们不再把它当作一个唯恐避之不及的东西。

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