2023年5月6日 星期六

翻轉微積分的28堂課 班‧歐林 Ben Orlin


1. 微積分的第一件工具是導數(derivative)。它是瞬時變化率,告訴我們某件事物在特定時刻的演變情況。它只談這個瞬間,也就是談一段無窮小的時間。

2.導數的英文derivative,源自derive這個動詞,意思是衍生、導出。

3.在物理上,三階導數稱為加速度的時變量(jerk),指加速度的變動,即作用在物體上的外力變化。如車子緊急煞車的瞬間,或火箭發射升空的剎那。

4.calculus原意是用來計算的小石子,引伸為計算法或專指微積分這門數學。

5.「指數型」指:當事物的增長與自身的大小成比例時。「羅吉斯成長」加了一個關鍵的小問題:增長除了與大小成比例,也和它與某個最大規模的距離成比例。

6.數學可以教我們怎麼做最佳化,但該把什麼東西最佳化,這依然是人類自己的問題。

7.天擇是強大的最佳化器,一隻狗若能愈快找到食物,牠的生存機會愈大。久而久之,採取最有效率路徑的狗在族群終究開始占優勢,一代又一代,狗「學會」了微積分。

8.歷史是活出歷史的人的總和。




心得
    上一本微積分的書《無限的力量》讓我對微積分產生興趣,本書是延伸閱讀。生活中有許多事情是如此理所當然,致於當我們想要真的探究背後原理時,反而有點困難。為什麼司乃耳定律會成立,會是一個三角函數?其實「最佳化」的意思,就是求某段曲線下的面積為極值。以前總不懂曲線下的面積到底有什麼重要的,看了兩本書逐漸了解其意義,原來下的面積代表經過的總量,而總量就是我們所在意的。總共的距離、時間、金錢等。如果速率一定,那面積很好求,但是若是曲線時就困難了。這時就是積分的意義。而瞬時一點當下的值是多少,就是該曲線該點的切線斜率,這比較好理解。
    微積分幾乎可以說是數學中最重要的工具,因為微小化了及最大化了,我們能夠把困難的問題逐步解開,小至個人生活問題,大至火箭上宇宙,都不離微積分的運算。書中有個例子蠻有趣的,竟然狗的行為模式也符合微積分算出的最佳化。如果狗要撿湖中的球,那他的路徑自動會如司乃耳定律,有著以狗而言最短的時間。這背後的意義告訴我們,生物經過數百萬年演化的最佳化本能,其實是能用微積分計算及預測出來的。這表示微積分所計算出來的解,其實包含某種真相,或是宇宙真理。如果繼續了解微積分,是不是能更了解宇宙的真理呢?
    微積分其實是近似值,因為它把dx︿2給省略了,理由是它非常的小。再來它把問題切成非常多小的部分,求其規則後,再積起來,就是整個合併。如果從中能得到什麼人生啟示的話,可能是一些微小的東西,我們為了整體結果是必須放棄,才能進行下去的,以及遇到困難問題,把它拆成一個個小部分,試著去解答小部分,然後整個合併,這不是迂迴,這才是解決問題的真正方法。

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