為什麼人們不使用負數階導數

時間 2021-10-27 15:46:51

1樓:Prometheus

有兩個原因:

一、這破壞了符號系統的直觀性。

萊布尼茲發明的積分記號(也就是現今使用的積分符號),實際上是有一定的的「歷史內涵」的。

「負數階導數」雖然可以清晰地揭示「微分、積分互為逆運算」,但是這種符號並沒有直接顯示積分學的核心思想——無限分割成「小塊」,把無窮多個「小塊」加在一起。

積分符號——那個拉長的「S」,代表「Summation(加在一起的東西)」。在積分學中,如果自變數是時間,這就是「以不變應萬變」。

早期,數學家一開始並沒有發現「積分與微分互為逆運算」這個關係。那個時候算積分,往往要通過極限式的定義來求(阿基公尺德就是這麼做的)。直到後來,牛頓、萊布尼茨才發現它們的關係。

但是這個時候,原有的符號系統已經成為了人們平時的書寫習慣,想要改變就非常難了。

你說的「負數階導數」,確實可以這麼記,不過這種記號真的沒啥「歷史內涵」——假設階數是「-1」,「負一階導數」雖然可以表示不定積分,但是你不容易看出在積分學中累加「小塊」這個核心思想!這種記號即便過去有人在用,到現在也基本上被人們廢止了——人們對它「不習慣」。

二、這種記號實用性不大。

就算是用到重積分,最多也就是三重積分,再往上的情況已經極少見了,我們又不是「高維生物」。

話說三重積分,你直接寫個「∫∫∫」不方便嗎?

除非你需要計算「千重積分」,你寫不下 1000 多個「∫」積分符號,才會用到形如 「f(x)」 的這種記號,否則你平時根本沒必要這麼寫。

那為什麼人們計算高階導數時,卻經常使用形如 「f(x)」 的這種記號呢?

因為人們計算高階導數的需求比計算多重積分更多,而且在表示高階導數時也不宜寫出一大堆「撇」。

比方說在計算器中計算「sin1°=?」,計算器的工作原理就是在應用泰勒展開式——用線性函式的高階導數,把這個三角函式表示出來,最後給你提供乙個近似的值。

我們學數學,從來不是為了研究它而去研究它,而是為了解決實際問題才發明了這些有用的數學工具。

綜上,用「負數階導數」表示積分,既不直觀又不實用,人們自然會把你這種「落後的」記法淘汰掉。

2樓:街頭流浪貓

有歷史淵源的,這個積分符號是萊布里茨發明的。

可以搜一搜這段歷史,牛頓爵士不少見的黑料(偷笑)。

還有,那個表示數學上已經有了,f表示f的反函式,可以搜迭代函式去看一看。

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