高等數(shù)學微積分在實際生活中的應用研究

余航

【摘要】在日常生活中，數(shù)學起著非常關鍵的作用，從簡單的運算到人工智能中具體某一模塊的計算，都需要應用數(shù)學知識.數(shù)學知識既可以在社會生活中發(fā)揮作用，也可以對未來發(fā)生的事情進行預算與評估.其中微積分屬于高等數(shù)學的一個模塊，是數(shù)學中的關鍵組成部分.當前，高等數(shù)學中的微積分知識已經(jīng)在實際生活中的財務管理、信息傳輸、建筑工程以及機械設計等領域發(fā)揮著重要作用.總的來說，微積分的知識可以幫助我們解決在實際生活中遇到的諸多問題，因而我們需要加大對微積分知識的深入研究.因此，本文對當前高等數(shù)學微積分應用的局限性和重要性以及其在實際生活中的應用進行了全面、綜合的分析，從而進一步提升微積分知識在實際生活中的應用力度，最終促進我國經(jīng)濟的快速發(fā)展以及科學技術的進一步提升.

【關鍵詞】高等數(shù)學;微積分;實際生活;應用分析

1 高等數(shù)學微積分理念在實際生活應用中的局限性

在當前社會生活中，應用微積分的相關理論知識解決在實際生活中遇到的問題是科學技術發(fā)展的重要體現(xiàn).國家為了讓學生重視微積分知識和理論，每年都會舉辦大型的數(shù)學建模比賽，以通過比賽提高學生對微積分知識的實踐能力和應變能力.然而在實際生活的運用中我們發(fā)現(xiàn)，借助微積分知識處理實際生活中遇到的問題往往存在一定的局限性，例如微積分的理論只能適合解決具有一定規(guī)律性的問題，而對于具有不定規(guī)律性的問題卻無法用它進行分析與處理.當前我國的科學技術中涉及微積分知識的內(nèi)容較少，從而導致在科學技術中無法融入微積分的知識與理論.這也指出，當前我國對微積分理論的研究力度較弱，起步較晚，因而學生在實際生活中解決問題的能力還較弱.因此，在未來的發(fā)展過程中，我們要加強對高等數(shù)學微積分知識理論的研究力度，從而進一步擴展并延伸微積分知識理論在實際生活中的應用.

2 當前高等數(shù)學微積分在實際生活中應用的重要性分析

2.1 微積分知識可以解決在實際生活中遇到的諸多問題

對一些從事科研工作的學者來說，數(shù)學是研究問題最基礎的學科.隨著研究問題的深入，我們不能僅僅依靠簡單的數(shù)學知識解決遇到的問題，因而就需要更加深層次的知識和理論來解決在研究過程中遇到的諸多問題.其中高等數(shù)學中的微積分理論就可以為研究各個學科深層次的問題提供分析和解決的理論知識.例如，在經(jīng)濟學領域中，人們可以根據(jù)自己在實際中的需求對自身的邊際收入與邊際支出之間的關系以及相關問題進行研究，而借助微積分知識可以進一步簡化處理邊際收入與支出之間的關系和問題，提高在工作中的效率.而在社會調(diào)查領域中，最常使用的方法就是問卷調(diào)查法，而相關的工作人員要對收集到的問卷調(diào)查的內(nèi)容進行統(tǒng)計分析，在統(tǒng)計分析過程中就會應用到微積分知識，從而使得調(diào)查的結果更加具有規(guī)律性和準確性，使得工作人員可以進一步對統(tǒng)計分析的結果進行總結.

2.2 微積分知識提升了在實際生活中解決問題的效率

在解決問題中，人們往往需要從研究諸多特殊的例子到研究一般的問題，從而得到事物發(fā)展的普遍規(guī)律，進而實現(xiàn)對事物的準確認識和理解.而在實現(xiàn)這一目的的過程中，就需要進行大量的計算和分析工作，而這些工作的難度較大，所耗費的人力、物力較多，會造成一定的經(jīng)濟負擔，因此就可以選擇一些簡單的方法實現(xiàn)對計算工作的簡化.如在日常生活中，人們對天氣的關注度較大，而人們已經(jīng)不需要對每一天的天氣進行記錄，而是要根據(jù)每一天的天氣數(shù)據(jù)進行分析并對未來的天氣進行預測，而借助一些科技化的方法監(jiān)控天氣的變化情況，可使得天氣預測的結果更加科學、準確.準確地說，在現(xiàn)代社會生活中，對統(tǒng)計學知識的應用力度在不斷增大，而在過去，人們只能通過對大量數(shù)據(jù)進行全面的整理和分析得出統(tǒng)計結果，導致計算難度加大，工作人員的負擔增多，而且在計算的過程中往往會出現(xiàn)一定的計算誤差，導致計算結果不準確.而在統(tǒng)計中借助微積分理論知識，可以實現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)的快速處理，提升了在處理問題中的工作效率，減輕了工作人員的工作負擔，同時提升了在計算與統(tǒng)計過程中數(shù)據(jù)的精確度和準確度.

2.3 微積分知識可以增強人們在選擇和判斷中的科學合理性

簡單來說，微積分理論與知識是屬于一種常見的數(shù)學計算方法，它可以為人們在選擇與判斷中提供重要的理論依據(jù).例如在股市交易過程中，人們需要選擇合適的股票，而在選擇的過程中需要避開風險，才能夠獲得較高收益.此時就可以使用微積分的知識對股票先前的收益與虧損數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)計分析，從而可以判斷股票是否可以購買，提升了人們在選擇與判斷中的準確性與科學性，保證了人們在購買股票時可以獲得較高的收益.

3 當前高等數(shù)學微積分在實際生活中的具體應用分析與研究

3.1 經(jīng)濟學領域

簡單來說，應用微積分理論知識可以實現(xiàn)風險的縮減和利益的最大化，為企業(yè)管理者的市場經(jīng)濟分析提供理論依據(jù).微積分理論還可以方便商家對相應市場的掌握，通過對市場中商品的統(tǒng)計分析來確定產(chǎn)品的最佳銷售價格以及產(chǎn)品的最低生產(chǎn)成本的同時，還可以了解商品的銷售市場的發(fā)展情況，以及是否可以保證商家在市場中獲得較大的經(jīng)濟效益.在這些因素中找到對應的關鍵點，以關鍵點作為微積分計算中的未知量，根據(jù)當前的條件構建對應的方程組，最終求解對應的結果，從而根據(jù)求解出的結果科學合理地制訂解決方案，最大化地提高自身的收益，降低生產(chǎn)成本.

3.2 通信技術領域

微積分理論知識在通信技術領域中的應用主要是可以在一定條件下將通信的信號進行局部放大，從而使得這些放大的信息能夠以更好的效果傳遞出去，同時在傳輸?shù)倪^程中將這些信號轉換為一種特殊信號來進行識別.微積分理論知識在通信技術領域的應用過程中，需要相關的技術人員收集大量的信息，并從諸多的信息中選擇相關的有用信息，而在此過程中，技術人員的工作難度較大，所面對的是龐大的數(shù)據(jù)信息，因而延長了工作時間，而且在處理信息的過程中很可能出現(xiàn)誤差，進而影響工作效率.但是在此過程中，如果應用了微積分的知識，就可以降低、簡化對信息處理的難度，通過對信號參數(shù)值的放大，使信號在傳輸過程中的速度加快，就可以快速準確地識別出有效的信息.而在通信技術領域中，運用最廣泛的就是指紋識別技術.在指紋識別技術中，系統(tǒng)在接收到指紋信息之后，會借助自身系統(tǒng)中的微積分方程對收集到的信息進行預算和分析，從而對符合要求的指紋進行識別并通過，而對于不符合要求的指紋則拒絕通過.同時，改變型號的頻域來增強指紋識別技術中對信號強度的處理，可以快速準確地完成指紋信息的識別過程.

3.3 建筑工程領域

在建筑工程領域中，最關鍵的一個環(huán)節(jié)就是對工程造價的管理.而在對工程造價管理的過程中，人們需要對各個方面的信息進行全面綜合的數(shù)據(jù)處理和分析，其中更多的是做好數(shù)據(jù)運算的處理.在對建筑工程造價管理的過程中，如果使用傳統(tǒng)的方法，工作人員的工作負擔加重，工作難度較大，而且極容易出現(xiàn)誤差，使得計算的結果失去了作用.而如果在對建筑工程造價管理的過程中使用微積分理論知識，就可以提升數(shù)據(jù)運算的效率，從而可以通過計算結果得出對工程造價管理的具體措施.其中，在計算建筑工程中坡道和急彎輪廓時，需要對坡道的斜坡度數(shù)、急轉彎角度進行計算，還需要對這些情況下建筑所需要承載的力的大小進行計算，因此計算的復雜度較大.而借助微積分知識，可以通過求出對應曲線的極限值，并將曲線問題轉化為對應的直線問題，實現(xiàn)對工程量中數(shù)據(jù)的計算.準確地來說，應用微積分的理論知識可以實現(xiàn)對建筑工程造價的準確化管理，從而提高企業(yè)中標率，為企業(yè)增加更多的經(jīng)濟效益.

3.4 機械設計領域

在機械設計領域，對微積分知識的應用程度也較高.微積分知識可以為機械設計提供更加便利的條件.例如，在借助三維建模法創(chuàng)建多邊界的機械模型時，可以通過微積分計算得出專業(yè)的數(shù)據(jù)信息，從而完成后續(xù)工作.準確地來說，機械設計領域中需要相關的技術人員掌握各種設備中的力學計算方法和原則，同時要熟悉對微積分理論知識的應用，從而簡化計算過程中的難度，提升計算的效率和準確度.例如，在設計汽輪機葉片的過程中，人們需要對高溫氣流條件下，汽輪機葉片外形中所受到的作用力進行準確的計算，還需要對葉片旋轉的頻率進行計算，如果使用傳統(tǒng)的方法進行計算，難度將會加大，而應用微積分知識，可以通過了解各種參數(shù)對葉片外形以及在運行中的影響程度，掌握具體的數(shù)據(jù)信息，再根據(jù)掌握的數(shù)據(jù)信息進行具體的設計，保證汽輪機的葉片能夠在允許的最大范圍內(nèi)以最大的轉速進行運轉.

4 結語

總而言之，數(shù)學與人類的日常實際生活相互融合，其中高等數(shù)學微積分的理論知識更是在實際生活中發(fā)揮著較大的作用，其在經(jīng)濟學領域、通信技術領域、建筑工程領域以及機械設計領域中發(fā)揮了重要作用，減輕了工作人員的計算負擔，提高了計算結果的準確度和科學性，從而可以根據(jù)計算的結果采取對應的措施，最終促進行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，社會的持久發(fā)展，國家的繁榮富強.

【參考文獻】

[1]高雪芬.數(shù)學文化在大學數(shù)學課程中的應用：以全國高校青年教師教學競賽獲獎作品為例[J].數(shù)學教育學報，2018，27（1）：72-75.

[2]郭春香，林毅.胡格模式下高等數(shù)學課程設計的實踐與探索：以常州機電職業(yè)技術學院為例[J].價值工程，2017，36（30）：258-259.

[3]梁元第.經(jīng)典微積分以數(shù)值方法結合，著重應用的好教材：美國馬薩諸塞州技術學院及McGiLL大學高等數(shù)學教材研究[J].工科數(shù)學，2017（S2）：69-74.