分类:无穷小

来自Big Physics


定义和含义

无穷小,指的是,用来描述一个量趋近于的行为,但它并不真正等于零。也就是说,无穷小是一个过程,其在极限下确实等于零, 但是, 其本身不等于零[1]

层次标注

在这里,它属于第二层知识,即学科概念。

辅助理解的解释

在极限的基础上,无穷小可以被认为是当自变量趋向于某一点时函数的变化量的极限,这个极限的绝对值可以任意小,但不为零。

考虑一个物体在直线上移动,其位置由时间的函数[math]\displaystyle{ s(t) }[/math]给出。如果我们想知道该物体在某一瞬间的速度,我们需要计算位置随时间变化的瞬时变化率。在微积分中,这个瞬时速度是位置函数的导数,定义为:

[math]\displaystyle{ \lim_{\Delta t \to 0} \frac{\Delta s}{\Delta t} }[/math]

其中[math]\displaystyle{ \Delta s }[/math]是位置的变化, [math]\displaystyle{ \Delta t }[/math]是时间的变化。当 [math]\displaystyle{ \Delta t }[/math] 趋于零时,我们说 [math]\displaystyle{ \Delta s }[/math]成为一个无穷小量。虽然无穷小不是零,但它可以无限接近零。也就是说,你可以想象无穷小作为一个可以任意缩小的量,但无论它多么小,总是有一些非零的量存在。无穷小很重要,因为它帮助我们建立了极限、连续性、导数和微积分等基本概念。

另外,无穷小还可以相互比较, 例如 [math]\displaystyle{ \lim _{\delta x \rightarrow 0} \delta^{2} x=0 }[/math],[math]\displaystyle{ \lim _{\delta x \rightarrow 0} \delta x=0 }[/math], [math]\displaystyle{ \delta x }[/math] 可以不等于 0 , 并且, [math]\displaystyle{ \lim _{\delta x \rightarrow 0} \frac{\delta^{2} x}{\delta x}=\lim _{\delta x \rightarrow 0} \delta x=0 }[/math] 。后者说明, [math]\displaystyle{ \delta^{2} x }[/math][math]\displaystyle{ \delta x }[/math] 还要下降得更快[1]

  1. 1.0 1.1 吴金闪,《小数数学这样学》,浙江人民出版社,2023, http://www.systemsci.org/jinshanw/books

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