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2.1 一元函数的导数
在介绍导数之前,先来讨论在直线运动过程中的速度问题。假设某点沿直线运动,我们将运动轨迹作为一个数轴,设开始运动的时刻为零点并作为数轴的原点,设时刻t该点在数轴上的坐标为s,则该点的运动可由函数
来确定,称此函数为位置函数。可以看出,该点所经过的路程与所花的时间成正比,且两者比值总是相同的,称此比值为该点的速度,该点做匀速运动。如果运动不是匀速的,那么该比值在不同的时刻不同。针对这种非匀速运动的情况,该如何理解和求解动点在某一时刻(设为)的速度呢?
首先取一个时间间隔~,对应的动点从位置移动到,这时可得出比值
根据上式,可得出动点在时刻~的平均速度。此时,当时间选取较短(趋近于零)时,上述比值也可用来表示时刻的速度。但是,对于时刻精确的速度来说,这样计算是存在不足的。更加确切的计算应该是:令,取极限,如果这个极限存在,那么将其设为,即
此时极限值可作为时刻的(瞬时)速度。