微 积 开 概 念

及其在

自然科学与社会科学中的意义

包学行 文

 

、微积开概念的产生

微积开概念的产生请详见“类星体是微积开概念的发源地”一文。

 

、微积开的基本概念

  (一)增率 设函数 y = f(x) > 0, 它在 x 点的某邻域上有定义,在该邻域内当 x 得到增量 x 时,则增率
  td.gif (908 bytes)y = f(x + x) ÷ f(x).               (2.1)

  (二)微对数 设函数 y = f(x) > 0, 它在点 x0 处若极限

wjk_kn01.gif (1931 bytes)    (2.2)

存在,则此极限就称作 f(x) 在点 x0 处的微对数,记作

yv|x=x0= fv(x0)=wjk_kn02.gif (1579 bytes)  .     (2.3)  

    如果每一个值 x0D1 都唯一确定一个值 fv(x0), f(x) 微对数仍为定义在D1域上的 x 的函数,记作

yv = fv(x)=  wjk_kn03.gif (1546 bytes) .     (2.4)

叫做 f(x) 微对数函数,不过通常仍把 fv(x0)了与 fv(x) 统称为微对数

   定理1 设 f'(x) 存在,且 f(x) ≠0,则 fv(x)在,并有

fv(x)=

wjk_kn04.gif (1131 bytes)

。                  (2.5)

   理1证明 根据微对数的定义有 f(x) > 0,

fv(x)=

wjk_kn03.gif (1546 bytes)

wjk_kn05.gif (1758 bytes)
wjk_kn06.gif (1136 bytes)
wjk_kn07.gif (1208 bytes)

[ln f(x)]' ÷

wjk_kn08.gif (672 bytes)

wjk_kn09.gif (905 bytes)

wjk_kn10.gif (437 bytes)

wjk_kn11.gif (312 bytes)

因为f'(x) 存在,并f(x) ≠0,所以也存在,则 fv(x)在。证毕。

  (三)微对数在人口统计学中的意义 人口增展率 ZL 的定义为[1]

ZL =

wjk_kn12.gif (1847 bytes)  ,     (规定t 取一年)       (2.6)

式中 R(t) 为在时间 t 时的人口数。

  如果人口增展率是时间 t 的函数,要虑瞬时人口增展率 SZL , 则对(3.1)式求
t→0 的极限,得

SZL =

wjk_kn13.gif (2043 bytes)

 

= wjk_kn14.gif (1076 bytes)
= wjk_kn15.gif (1453 bytes)
= wjk_kn16.gif (1144 bytes)
= wjk_kn17.gif (1063 bytes) 。             (2.7)

  因此可知:微对数在人口统计学中的意义为瞬时人口增展率

  (四)微对数在其它学科中的意义简述 此外推导一下即可明白:
             微对数在放射性物质的衰变过程中的意义为衰变系数,
             微对数
在银行计息中的意义为利率,
             微对数
在缆绳绕木桩牵力变化中的意义为摩擦系数,
         等等。

  (五)微根 设函数 y = f(x) > 0, 它在点 x0 处若极限

wjk_kn18.gif (2048 bytes)    (2.8)

存在,则此极限就称作 f(x) 在点 x0 处的微根,记作

y^|x=x0= f^(x0)=wjk_kn19.gif (788 bytes)  .     (2.9)  

    如果每一个值 x0D2 都唯一确定一个值 f^(x0), f(x) 微根仍为定义在D2域上的 x 的函数,记作

y^= f^(x)=wjk_kn20.gif (1624 bytes)  .     (2.9)  

叫做 f(x) 微根函数,不过通常仍把 f^(x0)了与 f^(x) 统称为微根

 

   定理2 设 f'(x) 存在,且 f(x) ≠0,则 f^(x)在,并有

f^(x)=

 wjk_kn21.gif (413 bytes)

  = exp fv(x)。           (2.10)

 

   定理2证明 根据微根的定义有 f(x) > 0,

f^(x)=

wjk_kn20.gif (1624 bytes)

wjk_kn22.gif (1044 bytes)wjk_kn23.gif (1577 bytes)
exp ln wjk_kn22.gif (1044 bytes)wjk_kn23.gif (1577 bytes)
exp wjk_kn22.gif (1044 bytes) ln wjk_kn23.gif (1577 bytes)
exp

wjk_kn22.gif (1044 bytes)wjk_kn24.gif (1671 bytes)

exp[ln f(x)]'

wjk_kn21.gif (413 bytes)

exp fv(x)

 

因为f'(x) 存在,并f(x) ≠0,所以也存在,则 f^(x)在。证毕。

  (五)微开 为了分析函数增率在瞬间的变化情况,对增率(2.1)式取

wjk_kn25.gif (164 bytes)

的极限,因 f(x) > 0 ,所以有

td.gif (908 bytes)y = f(x+⊿x)÷ f(x)

   = exp ln [f(x+⊿x)÷ f(x)]

   = exp [ lnf(x+⊿x)- lnf(x)],   (2.11)

根据增量与微分的关系[3],令 u = lnf(x),则

   lnf(x+⊿x)- lnf(x)

=⊿u

= u'⊿x+O(⊿x)

= [lnf(x)]'⊿x+O(⊿x)

= wjk_kn11.gif (312 bytes) ⊿x+O(⊿x)
= fv(x) ⊿x+O(⊿x),                       (2.12)

将(2.12)式代入(2.11)式,得

td.gif (908 bytes)y= exp[fv(x) ⊿x+O(⊿x)],          (2.13)

当取wjk_kn25.gif (164 bytes)的极限,忽略高阶无限小O(⊿x),得微开为

wjk_kn0d.gif (913 bytes)y = exp[fv(x)⊿x]

wjk_kn26.gif (2673 bytes)

       = 1+f v(x)⊿x

       = 1+f v(x)dx,      (wjk_kn25.gif (164 bytes))      (2.14)

在上(2.14式中的最后一步式称为微开的底式,此外还有微开的幂式指式,待以后再介绍。

(未完待续)

请 留 言

i16wxgm.gif (3683 bytes)