朋友,火柴盒子,你總很麵熟的了。它是長方形的,有長,有寬,又有高,這你都知道的,不是嗎?對於這種有長有寬又有高的東西,我們要計較它的大小,就得算出它的體積,算這種火柴盒子的體積的方法,算術裏已經講過,是把它的長、寬、高來相乘。因此,這三個數中若有一個變了一點,它的體積也跟著要變的,所以我們可以說火柴盒子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:
v=abc
假如你有的火柴盒子是燮昌公司的,我有的卻是丹鳳公司的,你一定要和我爭,說是你那一個的體積比我這一個的大。朋友!空口說白話,絕不能叫我心服,我得向你要證明,你有法子嗎?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,甚而至於三邊,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,來看看火柴盒子這類東西的體積的變化是怎樣一個情景,先得想象它的長a、寬b和高c都是可以隨我們的意思叫它們伸縮的。
再得想象,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的一般。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,我們怎樣去測呢?”
以前,為了要計算無限小的變化,我們請出了一件寶貨——導數來,不過那時的函數是隻依賴著一個變數的;現在,我們就來看,這件寶貨碰到了幾個變數的函數,它還靈不靈。
第一步我們先注意到,我們能夠將下麵的一個體積,