為什麼要發明和使用微積分?大學不知道多少人因為它掛科!如果不發明和使用微積分,現實生活中我們碰到的許多不規則形狀的面積和體積是求不出來的,或者至少是很難求的。
舉個簡單的例子。比如下圖陰影部分的面積怎麼求?如果不使用微積分的話,這是不是相當麻煩?這還是算是相當簡單的了。若碰上圖形更不規則的,用初等數學的辦法肯定是要束手無策了。要是這樣的話,數學也就只能湊巧解決一些問題。跟沒那麼規則的現實世界還是聯繫不夠緊密的。
而用微積分的辦法,這類問題簡直就像是一些算術題了,因為只要按照規則去計算定積分就可以了。上圖陰影部分的面積相當於是由函數f(x)=3-x與函數g(x)=2x所圍成的。
於是我們就可構造出函數h(x)=f(x)-g(x)=3-x-2x。再根據積分規則,求出函數h(x)的不定積分或原函數族是:
H(x)=∫ h(x)dx=3x-x/3-x+C。我們的思路是:從函數f(x)和g(x),先找到函數h(x),再繼續找到它的不定積分H(x),然後就可以計算相關的定積分了,也即陰影部分的面積了。
陰影部分的面積是函數H(x)從-3到1的定積分,也即:H(1)-H(-3)=(3-3-1+C)-(-9+9-9+C)=8。竟然可以這麼代入一下,然後減一下就求出面積了!我們根據的原理是「微積分基本定理」,也即「牛頓-萊布尼茲公式」: