小学生也会的微积分 - (EPUB全文下载)
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书籍内容:
目錄
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自序
第一章:簡易幾何圖形的理解
第二章:積分的主要用途
第三章:速度的理解
第四章:微分可用哪裡?
第五章:函數及其圖形
第六章:積分和微分的算法
第七章:極限
第八章:斜率
第九章:微積分推導球體體積
第十章:小茶杯的容積
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自序
編輯此書的目的,是希望引起小學生們,對不規則的平面及體積算法產生好奇,進而思索如何求得它們的面積及體積。
書中,提出的微分、積分公式及其計算,都是最基礎易懂的,能讓孩子們容易吸收、運用;並在輕鬆的閱讀中,增進對微積分數學的理解及興趣,是我們所期盼。
另外,對國中、高中學生或不懂微積分的成人而言;此書亦是學習微積分的極佳入門書。
最後,要特別感謝蕭萍的鼎力相助,使得此書能夠順利的付梓,在此表示無限的感激。
小明和小美是篤行國小六年級的同班同學,功課都很好,常常一、二名都是他們兩個包辦的。
但是,他們彼此都不服氣對方,總覺得自己的功課最好。還好在相處上,彼此還算融洽,也常討論功課上的問題。尤其是數學方面,二人都很有興趣。
有一天放學,小明邀請小美到他家參觀。
當小美一進入小明家的大門時,往右邊看是一個很大的圓形池塘。再望過去一點,有一座正六角形的涼亭。涼亭旁有一個半橢圓形的烏龜池。
看到小明家有這麼寬大的空間,小美不禁羨慕起小明來。因為小美家是在公寓的五樓,中庭又小,只種著幾顆小樹。
小美站在花園往左前方看時,一棟豪華的四樓洋房又高又大矗立在那裡。
隨後,她和小明走進去那豪華的房子,看見客廳裡面,五十吋的液晶電視就放在電視櫃的中間。而兩旁各擺一個圓錐體當裝飾品,非常引人注目。
客廳四周擺放許多的藝術品。走過客廳,小明領著小美走到屋子後面,小美發現那裡擺著一個倒梯形的籃球板及籃球。小明告訴她,有空他會在這裡運動,他喜歡運球上籃及投籃。
後來,他們一起去圓形的池塘旁,坐著丟魚飼料餵魚。並且,在正六角形的涼亭內坐了一會兒。當時,小美一直盯著旁邊半橢圓形的烏龜池,不知道在想什麼。
隔日,老師上數學課時,正算到長方形的面積等於長乘寬,長方形的體積等於長乘寬乘高。小美想起小明家漂亮的正六角形涼亭,下課後,她問小明知不知道他家的正六角形涼亭面積是多少?
小明笑著說:「這有什麼難的。只要把正六角型切成六個相等的三角形,求出三角形的面積後再乘於六,就是正六角形的面積。而三角形的面積等於底乘高除二,很容易吧!就算是不規則的多角形,如四角形也可切成兩個三角形;五角形也可切成五個三角形。把各個三角形加總起來,就可知多角形的面積。
「因為,三角形是多角形的基礎。只要知道三角形的面積算法,多角形的面積皆可迎刃而解。」小明很臭屁地講著,一副自己很厲害的樣子。
「厲害,那你如何證明三角形的面積等於底乘高除二?」小美看小明那麼臭屁,心裡很不爽。
只是,經小美這麼一問,小明突然愣住:「是啊!這公式很容易,但它怎麼得來的?」小明自己並不是很清楚。於是他口氣不好地回說:「那妳知道嗎?」
小美雙眼一瞪:「不跟你說,自大狂!」就跑了。
翌日,小明走到小美身旁,微笑地問她知不知道平行四邊形面積的算法?
小美說:「這有什麼難的,平行四邊形的面積等於底乘高,大家都知道。」
「厲害,那妳如何證明平行四邊形的面積等於底乘高?」小明心裡很不爽,想報昨天被白眼的一箭之仇。
「你還在生昨天的氣?」
「好啦,我跟妳道歉,是我口氣太差了。」
「算了,我原諒你,大人不記小人過!好,那我證明平行四邊形的面積等於底乘高給你看。很簡單,只要將平行四邊形畫一垂直線,然後沿垂直線剪下一角,將這一角移到另一邊拼成長方形。因為長方形的長和平行四邊形的底一樣長,而長方形的寬和平行四邊形的高一樣長,所以平行四邊形面積等於底乘高。」
小明假裝讚美「嗯,妳好棒喔,小美。」
小美不太相信:「真的嗎?」
「謝謝妳,妳提供了我線索,讓我知道為什麼三角形面積的公式等於底乘高除二的原因。」
「你確定嗎?那你說給我聽看看。」
小明得意地說:「那你可要豎起耳朵來聽。我的理由如下:首先,我先複製出兩個同樣的三角形。然後,把這二個同樣的三角形,顛倒排列,就拼成了一個平行四邊形。由此可知,三角形的面積等於平行四邊形面積的一半,而平行四邊形的面積等於底乘高。所以三角形面積就等於底乘高除二。」
小明證明完,就說:「小美,我突然覺得自己好聰明喔,妳說是不是?」
小美沒辦法,只好做著鬼臉說:「對啦,對啦,愛現鬼!」
過兩天,小美又到小明家,二人一起在圓形的池塘旁餵魚。小美看著水池裡,碩大的魚兒一會兒游東,一會兒游西,感覺水池很大。於是,她問小明知不知道水池的面積是多大?
小明想了一下子,思索著老師上數學課時講過的話。他依稀記得,圓形的面積約等於半徑平方再乘以3.14。
於是,小明對小美說:「小美,因為水池的半徑是10公尺,所以我家水池的面積是10×10×3.14=314平方公尺。」
但是,他問小美,知不知道3.14這個數字是怎麼算出來的?
只見小美猛點頭,說道:「3.14這個數字可沒像司馬懿的兵。」
「那是什麼意思?」
「來的好快!你沒讀過三國演義嗎?司馬懿的兵來的太快,諸葛亮來不及撤退,只好演出空城記唬弄司馬懿。3.14的由來可不簡單,那可是好多人努力後才得出的成果!」小美一副不想立刻講的樣子。
小明說:「拜託啦,小美,講一下下就好。」
小美擺高姿態:「你再說一次,我再考慮考慮。」
小明拱起雙手:「拜託啦,最聰明的小美!」
小美勉為其難地說:「好吧!其實3.14這個數字真的得來不易!因為圓形的面積是由曲線圍起來的,而不是直線。但是若跟不規則的曲線所圍起來的圖形面積比較,則圓形的面積還是比較容易的,因為它的曲線是規則的。事實上,不規則的曲線所圍起來的面積,在古代是無法算出來的!」
「真的有這麼難嗎?」
小美嚴肅地答說:「真的很難!」
「小美,妳怎麼懂那麼多?」
「有嗎?你到現在才知道?我猜,你是來自夜郎國的人,對吧?!」小美抬著下巴說。
小明只好講:「好啦,別損我,快點教我!」
「說起來,古人們是使用分割法。」
「小美,那是怎樣的方法?」
小美說:「他們發現,如果 ............
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