微分:线性逼近
约 10 分钟
曲线远看是直线
把地球仪上一小段弧线放大、再放大——它越来越像直线。你也身在其中:脚下的大地明明是球面,可你感觉它是平的。任何光滑曲线,在足够小的局部都像一条直线,这就是微分的核心思想。
切线:曲线在一点的「最佳直线替身」
在曲线上某一点画一条刚好「擦过」的直线(切线),它的斜率就是那一点的导数。在这条切线上走路,和贴着曲线走,短时间内几乎没差别。所以工程师常说:微小变化量 ≈ 导数 × 自变量变化量,写作 。白话:想知道曲线动了多少,用切线估算就行。
一个能口算的例子
102 的平方是多少?直接算费劲。用微分:100² = 10000,函数 x² 在 x=100 处的导数是 2×100 = 200,所以 102² ≈ 10000 + 200×2 = 10400。精确答案是 10404——误差只有 4,万分之四!
常见误区
线性逼近只在「小范围」内好用。拿它去估 200²,误差就大到离谱了。近似有适用范围,这是工程思维的重要一课。
练一练:用同样的方法估算 99²(提示:变化量是 -1),再和计算器对答案。
小纸条
用微分法估算 51²,再用计算器验证误差有多大。
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