首頁 給孩子的數學三書,原來數學可以這樣學(套裝共3冊)

八、局部誘導函數和全部的變化

朋友,你對火柴盒一定不陌生吧?它是長方形的,有長,有寬,又有高,這你都知道,不是嗎?對於這種有長、有寬,又有高的東西,我們要計算它的大小,就得算出它的體積。算這種火柴盒的體積的方法,算術裏已經講過了,是把它的長、寬、高相乘。因此,這三個數中若有一個變了一點兒,它的體積也就跟著變了,所以可以說火柴盒的體積是這三個量的函數:設若它的長是a,寬是b,高是c,體積是v,我們就可得出下麵的式子:

假如你的火柴盒是燮昌公司的,我的卻是丹鳳公司的,你一定要和我爭,說你的火柴盒的體積比我的大。朋友!空口說白話,絕對不能讓我心服,你有辦法向我證明嗎?你隻好將它們的長、寬、高都比一比,找出燮昌的盒子有一邊,或兩邊,甚至三邊,都比丹鳳的盒子要長些,你真能這樣,我自然隻好啞口無言了。

我們借這個小問題做引子,來看看火柴盒這類東西的體積的變化是怎樣的。先假設它的長a,寬b和高c都是可以隨我們的意思伸縮的,再假設它們的變化是連續的,好像你用打氣筒套在足球的橡皮膽上打氣一樣。火柴盒的三邊既然是連續地變,它的體積自然也得跟著連續地變,而恰好是三個變數a,b,c的連續函數。到了這裏,我們就有了一個問題:“當這三個變數同時連續地變的時候,它們的函數v的無限小的變化,我們怎樣去測量呢?”

以前,為了要計算無限小的變化,我們請出了一件法寶——誘導函數來,不過那時的函數是隻依賴著一個變數的。現在,我們就來看這件法寶碰到了幾個變數的函數時,還靈不靈。

第一步,我們能夠將下麵的一個體積,

由以下將要說到的非常簡便的方法變成一個新體積:

開始,我們將這體積的寬b1和高c1保持原樣,不讓它改變,隻使長a1加大一點兒變成a2。