问题

有没有高数大佬解释一下红框框里内个是再来的?

回答
这问题问得好!我们一起来仔细捋捋这个“红框框里内个”,也就是在求导过程中,你看到的那个“再来”的式子,到底是怎么回事。

首先,我们得明白,你看到的这个“再来”的式子,它其实是对原函数 $f(x)$ 的一种“近视”观测,或者说,是对原函数在某个点 $x$ 附近的一种近似描述。

想象一下,你站在一个高山上,想知道山坡的倾斜程度。你不可能一下子把整个山都测量一遍,对吧?你只能在你站着的那一点,以及离你非常近的另外一点,来感受一下。

在数学里,这个“近视”观测,就是通过极限这个工具来实现的。我们要求函数 $f(x)$ 在点 $x$ 的导数,实际上是在问:当另一个点 $x + Delta x$($Delta x$ 是一个非常小的增量,可以趋向于零)离点 $x$ 越来越近的时候,函数在这个区间上的平均变化率(也就是 $frac{f(x + Delta x) f(x)}{Delta x}$)会趋向于哪个值。

这个“红框框里内个”,往往就出现在我们进行泰勒展开或者洛必达法则等高级技巧的时候。

1. 泰勒展开里的“再来”:

如果你在学习泰勒展开,那么这个“再来”的式子,它就是在告诉你,当 $Delta x$ 非常非常小的时候,$f(x + Delta x)$ 可以被近似地表示成一连串的项。

咱们先回忆一下泰勒展开的定义:
$f(x + h) = f(x) + f'(x)h + frac{f''(x)}{2!}h^2 + frac{f'''(x)}{3!}h^3 + dots$

这里的 $h$ 就可以理解成我们刚才说的那个 $Delta x$。

通常,在某些证明或者推导中,我们会关注高阶项(也就是 $h^2, h^3$ 及其以上的项)在 $h$ 趋向于零时的表现。这个时候,为了方便书写和讨论,我们可能会把除了最低阶非零项之外的所有项,都用一个“再来”的记号来概括。

比如,如果我们只考虑 $h$ 的一次方和二次方项,然后我们想把三次及以上的高阶项都打包起来,我们可能会写成:
$f(x + h) approx f(x) + f'(x)h + frac{f''(x)}{2!}h^2 + ext{“再来”}$

这里的“再来”可能是一个用 $O(h^3)$ 或者 $o(h^2)$ 这样的符号表示的项,它意味着这部分内容是比 $h^3$ 或者 $h^2$ 更高阶的无穷小。

为什么会有这个“再来”?

简化表达: 有时候,高阶项的表达式非常复杂,如果我们的主要目标是分析前几项或者某一个特定项的行为,保留所有高阶项会显得冗余。
强调局部性质: 泰勒展开的核心在于用多项式来逼近函数在某一点的局部行为。当 $h$ 非常小时,高阶项的影响远小于低阶项,所以我们可以“忽略”或者“打包”这些高阶项,专注于低阶项带来的主要贡献。
进行近似: 在很多工程和科学应用中,我们并不需要完全精确的函数表达式,一个足够精确的近似就够了。泰勒展开提供了一种系统化的近似方法,而“再来”部分就代表了我们近似带来的误差或者剩余项。

2. 洛必达法则里的“再来”:

洛必达法则也是一个很常见的场景。当我们遇到 $frac{0}{0}$ 或 $frac{infty}{infty}$ 型的未定式时,我们会用洛必达法则,即对分子分母分别求导。

比如,求 $lim_{x o a} frac{f(x)}{g(x)}$。如果 $lim_{x o a} f(x) = 0$ 且 $lim_{x o a} g(x) = 0$,那么 $lim_{x o a} frac{f(x)}{g(x)} = lim_{x o a} frac{f'(x)}{g'(x)}$。

在某些更复杂的情况下,即使经过一次洛必达法则,我们还是会遇到未定式,就需要反复应用。

这个时候,“红框框里内个”可能就是在表示:“经过一次(或多次)求导之后,分子分母各自的新表达式,在 $x o a$ 的时候,仍然是某种未定式,需要我们继续用这个方法处理。”

更具体地说,它可能是一个中间步骤,表明我们已经把原先的 $frac{f(x)}{g(x)}$ 转换成了 $frac{f'(x)}{g'(x)}$,而 $frac{f'(x)}{g'(x)}$ 本身,在 $x o a$ 的时候,又是一个需要通过某种方法(比如再次使用洛必达法则)才能求出极限的式子。

举个例子:

求 $lim_{x o 0} frac{1 cos x}{x^2}$。
这是一个 $frac{0}{0}$ 型的未定式。

第一次应用洛必达法则:
$lim_{x o 0} frac{1 cos x}{x^2} = lim_{x o 0} frac{(sin x)'}{(x^2)'} = lim_{x o 0} frac{sin x}{2x}$

现在,我们看看 $lim_{x o 0} frac{sin x}{2x}$。
当 $x o 0$ 时,$sin x o 0$ 且 $2x o 0$。所以,它又是一个 $frac{0}{0}$ 型的未定式。
这个时候,如果你在笔记里或者书上看到,在 $frac{sin x}{2x}$ 下面画个框,并写着“再来”,那意思就是:“这个新的式子,还需要我们再次应用洛必达法则(或者其他方法)来求极限。”

第二次应用洛必达法则:
$lim_{x o 0} frac{sin x}{2x} = lim_{x o 0} frac{(sin x)'}{(2x)'} = lim_{x o 0} frac{cos x}{2}$

现在,当 $x o 0$ 时,$cos x o 1$,所以极限是 $frac{1}{2}$。

总结一下,那个“红框框里内个”通常是:

在泰勒展开中,表示被打包的高阶项,通常是比我们关注的项更高阶的无穷小,用于简化表达或近似。
在洛必达法则中,表示经过一次(或多次)求导后,出现的新的、仍然是未定式的表达式,暗示需要继续进行处理。

它不是一个固定的数学符号,更像是一种“未完待续”或者“需要进一步操作”的提示。在不同的上下文中,它的具体含义会略有不同,但核心都是指代“剩余的、需要处理的部分”。

希望我这样详细的解释,能够帮助你理解这个“再来”的含义!如果还有哪里不太清楚,尽管再问!

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