跳到主要内容

微积分基础

这条学习路径的核心逻辑很简单:先在局部描述变化,再将其累积为全局结果。

  1. 极限:确立局部行为与连续性。
  2. 导数:量化瞬时变化率。
  3. 积分:累积数量,并与导数建立联系。
  4. 梯度与梯度下降:将变化概念推广至多变量场景。
  5. 优化:利用导数指导决策。
  6. 神经网络中的优化:将上述机制应用于学习系统。

开始前需要什么?

先熟悉方程变形、函数定义域与图像,以及幂、对数和三角函数(三角函数中的角度用弧度)。从单变量微积分入手;进入梯度和多参数问题时,再用到向量与线性代数

用一个算例串起这些概念

设位置为 s(t)=t2s(t)=t^2 米,时间 tt 以秒计。差商为:

s(t+h)s(t)h=2t+h(h0).\frac{s(t+h)-s(t)}h=2t+h\quad(h\ne0).

h0h\to0,得到速度 s(t)=2ts'(t)=2t 米每秒。从第 1 秒到第 3 秒,对速度积分得到位移 132tdt=91=8\int_1^3 2t\,dt=9-1=8 米。这是有符号的位移,不一定是总路程;若运动改变方向,路程应对 s(t)|s'(t)| 积分。

微积分基本定理把两种运算联系起来:若 ff[a,b][a,b] 上连续,则 F(x)=axf(t)dtF(x)=\int_a^x f(t)\,dt 在区间内部的导数为 f(x)f(x);对任意原函数 GG,有 abf(x)dx=G(b)G(a)\int_a^b f(x)\,dx=G(b)-G(a)。连续性是这里的充分条件,不意味着所有函数都可导或可积。

优化时,导数为零只提供候选点:f(x)=x3f(x)=x^3 满足 f(0)=0f'(0)=0,但零点不是极值点。在闭区间上,还应检查端点和不可导的点。

探索关联

引用了 (7)

被引用 (1)

同主题的其他笔记 (57)

打开关联网络