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系统课程 · 14 课 · 内容约 252 分钟,另留练习与复习时间

微积分初探:看懂变化与累积

从小车的两个仪表出发,用缩短时间窗口、正方形拼图与三车赛跑,理解变化率和累积怎样互相联系,再迁移到水桶和三维切片。

wanlufei 的系统课程

课程目录

依照先修知识排列。已经熟练的部分可以复习,暂时没弄懂的部分先回看讲解,再独立尝试。

  1. 01

    仪表盘上的两个表

    认识累积量和变化率,发现从一个仪表推算另一个仪表的困难。

    变化率 · 累积量 · 平均速度 · 约 18 分钟
  2. 02

    把运动画成图

    从两条数轴和路程记录出发,读懂时间—路程图上的点与区间变化。

    坐标图 · 变量对应 · 路程变化 · 约 18 分钟
  3. 03

    平均速度藏起了什么

    比较同起点同终点的两辆车,用图上两点之间的变化理解平均速度。

    平均速度 · 区间变化率 · 两点连线 · 约 18 分钟
  4. 04

    把观察窗口缩小

    用第 2 秒前后的短时间窗口比较平均速度,看数值与图上连线怎样一起变化。

    观察窗口 · 平均变化率 · 趋向 · 约 18 分钟
  5. 05

    为什么一定是 4

    用正方形新增面积算出平均速度的误差,说明时间窗口不等于零也能确定瞬时速度。

    瞬时速度 · 误差控制 · 正方形增量 · 约 18 分钟
  6. 06

    每一刻的速度连成新图线

    把正方形增量的方法推广到其他时刻,用切线与第二张图表示瞬时速度。

    速度图 · 切线 · 局部近似 · 约 18 分钟
  7. 07

    正、负、零

    把路程与位置分开,用前进、停车和倒车读懂变化率的符号。

    变化率正负 · 位置与路程 · 零变化率 · 约 18 分钟
  8. 08

    一段一段加起来

    从每段速度不变的小车开始,说明速度乘时间为什么能画成长方形面积,再把各段路程累积起来。

    微积分入门 · 累积 · 速度图 · 单位 · 约 18 分钟
  9. 09

    三辆车赛跑

    用始终偏慢和始终偏快的阶梯车夹住真车,计算上下界之差,理解有限近似如何确定一个精确结果。

    微积分入门 · 上下界 · 逼近 · 积分思想 · 约 18 分钟
  10. 10

    速度图下的面积就是路程

    用任意时刻的三角形面积接回路程规律,再用一小段新增量解释变化率和累积为什么相通。

    微积分入门 · 变化率与累积 · 三角形面积 · 微积分基本定理 · 约 18 分钟
  11. 11

    终点减起点

    比较初始水量不同的两只桶,区分某段新增水量与桶内总量,理解速率为何不能决定起始值。

    微积分入门 · 初始值 · 累积变化 · 微积分基本定理 · 约 18 分钟
  12. 12

    谁想出了这些

    从面积、运动与趋向的疑问出发,理解阿基米德的前驱思想、牛顿和莱布尼茨的系统方法及后来的严格化。

    微积分入门 · 数学史 · 极限思想 · 牛顿与莱布尼茨 · 约 18 分钟
  13. 13

    求变化率,还是求累积量

    把小车的两类问题迁移到水、电、人口与药量,再用三维方片夹逼正四棱锥体积。

    微积分入门 · 迁移 · 数学应用 · 体积 · 三维切片 · 约 18 分钟
  14. 14

    毕业任务:读懂一只正在进水的桶

    只凭两列水桶读数完成上下界、平均速率与一致性检查,并说明单调条件、初始值和有限数据的局限。

    微积分入门 · 综合迁移 · 上下界 · 平均变化率 · 初始值 · 约 18 分钟