导数

微积分中的基础概念
导数(英语:Derivative[1]),也叫微商,[2]是微积分中的重要基础概念。[6]当函数
的自变量在点
处产生一个增量
时,函数值的增量
与自变量增量
的比值,在
趋于0时的极限如果存在,该极限就是
处的导数,此时,称函数
在点
可导。[5]如果函数在开区间内每一点都可导,这时函数对于区间内的每一个确定的
值,都对应着一个确定的导数值,这就构成一个新的函数,称这个函数为原来函数的导函数。[8]导数反映了函数相对于自变量的变化快慢。[6]导数的本质是通过极限的概念对函数进行局部的线性逼近。例如在运动学中,物体的位移对于时间的导数就是物体的瞬时速度。在运动学中,物体的位移对于时间的导数就是物体的瞬时速度。[7]
导数的思想是法国数学家费马为解决极大、极小问题而引入的。[6]17世纪,数学家牛顿、莱布尼茨等从不同的角度研究微积分,[3]他们分别在研究力学与几何学过程中建立了导数的概念。[6]1797年,拉格朗日首次给出了“导数”这一名称,并用
来表示。[4]1817年,波尔查诺第一个将导数定义为:当
经由负值和正值趋于0时,比
无限接近地趋向的量。[4]1823年,柯西在他的《无穷小分析教程概论》中用与波尔查诺同样的方式定义导数。[4]
微分中值定理是导数应用的重要基础,包括罗尔定理拉格朗日中值定理柯西中值定理[9]利用导数可以分析函数的单调性,凹凸性和极值等性态,[10]还可以利用洛必达法则计算未定式的极限。[11]

发展历史

大约在1629年,法国数学家费马研究了作曲线的切线和求函数极值的方法;1637年左右,他写一篇手稿《求最大值与最小值的方法》。在作切线时,他构造了差分
,其发现的因子
就是导数
[3]