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一元函数可微是微积分中的核心概念。当函数在某点可微时,意味着该函数在该点附近的变化可以用一条直线,也就是切线,很好地近似。数学上,这等价于极限存在且为有限值,这个极限值就是该点的导数。
可微的几何意义非常直观。当函数在某点可微时,意味着函数图像在该点存在一条不垂直于x轴的切线。我们可以通过割线逼近切线来理解这个过程。当两点之间的距离越来越小时,割线逐渐趋向于切线,切线的斜率就是该点的导数值。
可微与连续有着重要的关系。如果函数在某点可微,那么它必然在该点连续,这是可微的重要性质。但反过来不成立,连续不一定可微。典型例子是绝对值函数在原点处,它连续但不可微,因为左导数和右导数不相等,形成了一个尖角。
微分是可微概念的重要应用。当函数在某点可微时,函数的增量可以分解为线性主要部分和高阶无穷小。线性主要部分就是微分,它等于导数乘以自变量增量。微分提供了函数增量的线性近似,当自变量增量很小时,可以用微分来近似代替函数增量。
今天我们来学习什么是一元函数可微。可微性是微积分中的一个基础概念,它描述了函数在某一点的光滑性质。当我们说一个函数在某点可微时,意味着该函数在这一点具有良好的局部性质。
函数在某点可微的严格定义是:当x趋近于x0时,差商的极限存在且有限。这个差商表示从点x0到点x0+h的割线斜率。当h趋近于0时,如果这个极限存在,我们就说函数在x0处可微,这个极限值就是导数。
从几何角度看,可微意味着函数在该点存在唯一的切线。我们可以看到,当h逐渐趋近于0时,连接两点的割线会趋近于一条固定的直线,这就是切线。切线的斜率正是函数在该点的导数值。
可微性与连续性有密切关系。如果函数在某点可微,则该函数必定在该点连续。但反过来不成立,连续函数不一定可微。例如绝对值函数y等于x的绝对值,在x等于0处连续,但由于左导数和右导数不相等,所以在该点不可微。
总结一下,一元函数可微描述了函数在某点局部行为的光滑性和可线性近似性。它要求极限存在且有限,几何上表现为存在切线,同时蕴含了连续性,并允许我们用线性函数来近似原函数。可微是微积分中的核心概念,为后续的积分、微分方程等内容奠定了基础。