积分:积累的艺术

10 分钟

水表的智慧

水龙头开得忽大忽小,想知道一共流了多少水?水表的做法是:每一小段时间里「流量 × 时间」累加起来。这就是积分——把无数微小的量,积累成一个总量。

从长方形到曲边形

长方形面积好算:长 × 宽。可如果「宽」一直在变(曲线下方的面积)呢?办法是切:把图形切成许许多多细条,每条近似一个小长方形,面积 ≈ 高度 × 细条宽度,全部加起来。切得越细越准,细到极限就是精确值。积分号 就是一个拉长的 S——Sum(求和)的意思。

一个真实的例子

汽车里程表就是这么工作的:它不会测距离,只会测速度。它把每一瞬间的「速度 × 极短的时间」累加起来,就得到总里程。速度是导数,里程是积分——仪表盘上这对表,其实就是一对微积分兄弟。

常见误区

积分不是「乘一下就完事」。如果速度恒定,乘法就够;一旦速度变化,就必须「切碎再求和」。现实世界几乎都在变,所以积分无处不在。

练一练:用积木或方格纸,把一个弯曲图形(比如半圆)切成细条,数一数方格估算面积。

小纸条

在方格纸上画一个半圆,用数格子的办法估算它的面积,和公式结果比一比。

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