今日风儿正佳。
有微风吹过草坪,拂走天上的朵朵白云。
和煦的阳光照射着黑板,吸引着所有老师同学们的目光。
他们有的抱胸审视着,有的不屑着,有的认真观看着。
有的谜一样的,沉默着的,故事你真的在听吗()
黎默单手揣兜,虽无意耍帅,但帅的不谈。
他轻轻在黑板上写下第一个式子:
【dy/dx=lim(Δx→0)[f(x+Δx)-f(x)]/Δx】
“这个式子,有人称之为流数,有人称之为微分,但大主教在一百多年前提出过一个问题:这个作为分母的Δx,它到底是不是零……”
哈里森先生忽然有一种预感,黎默今天并不是有备而来这么简单……
在他身旁,坐着三位优秀的老师:
讲授应用力学的沃尔特先生、教代数的凡斯先生,还有向来以挑剔著称的古典几何教师柯林斯。
三名老师对黎默提出的问题作出了不同的反应,但反应的底色是一致的:
——这小子,究竟想说什么?
黎默接着道:“如果它是零,那么在运算的第一步,我们凭什么用一个零作为分母去进行除法?如果它不是零,那么在推导的最后一步,我们凭什么把它直接当作零舍弃掉?”
马修举手,起身道:“讨论这个没有意义吧,实际计算中答案永远是正确的!”
他今天很活跃,他要抓住一切机会表现自己。
——万一这就是组织给自己准备的装逼机会呢!
“马修同学说得对,答案是正确的,但依靠这种方式得出的正确,我觉得并不优雅,今天我会用纯粹的代数不等式,给极限一个精确定义形式。”
黎默转过身,抬起右手。
“我们设函数 f(x)在点x₀的某一去心邻域内有定义,如果存在常数A,对于任意给定的正数ε……”
“……无论这个ε多么小,都存在一个正数δ,使得当x满足不等式00,存在δ>0,使得当0 0……”
绝对值不等拆解:【|f(x)|=|f(x)- A + A|≤|f(x)- A|+|A|< 1 +|A|】
黎默写完,说道:
“由此,根据三角不等式,易得,函数f(x)在该去心邻域内局部有界。”
他随即划下一道横线。
准备进入下一节关于极限唯一性的证明。
台下的众人这下是真懵逼了。
唯一能勉强跟上的凡斯老师如今也是愣愣地看着黑板。
怎么就易得了?哪来的易得?
绝对值符号到底是怎么跳到1+|A|的?
有一名数学科优等生也忍不住了,他举起右手,声音迟疑道:“抱歉……黎默同学,请稍等一下!”
黎默停下动作:“有什么疑问吗?”
优等生站起身,艰难地问道:“你刚才说……易得?这里到底是怎么得出来的?我不太理解……”
黎默愣了一下。
前世大一就会学的分析学入门的绝对值放缩。
对他来说确实是易得。
但在这个时代,显然是超纲了。
黎默轻轻点了点头:“哦,抱歉,这部分跳过了三步绝对值放缩,我重新展开讲讲。”
他拿起黑板擦,擦掉了那行简写。
“我们退回一步,利用绝对值三角不等式的性质,对于任意实数a和b,恒有|a + b|≤|a|+|b|。这里我们令a=f(x)-A,令b=A……”
一步一步详细拆解。
“若只讨论去心邻域,上界就是1+|A|;若函数在中心点x₀处本身也有定义,将它一并囊括进来,整个闭邻域内的界便是M=max{|f(x₀)|,1+|A|}。”
“精彩……精彩!”
一片安静中,哈里森先生忍不住起身惊呼!
学生们面面相觑。
大部分人都没听懂。
但是看老师都起来说精彩了……估计是正确的吧?
于是有人懵懵的开始鼓掌。
一有人鼓掌,其他人也赶紧跟上。
哗啦啦的掌声随之响起一片。
马修脸色不太好看。
——说好的让自己装逼呢?怎么又让黎默装上了?
——这个神秘仪式是不是给错人了呀?!
黎默看大家都鼓起掌,想来应该都听懂了,便自然往下说:
“我们来看一个实际问题吧。”
“这是最近我在家里的纺纱厂帮忙改良蒸汽机的时候,遇到的问题。”
这个年代的蒸汽机会有一个离心式飞球调速器。
两个金属球通过连杆悬挂在旋转轴两侧。
随着轴的转速增加。
离心力驱动金属球向外张开,进而通过杠杆联动控制进气阀门的开度。
“在蒙德尔港和各大纺织工厂的蒸汽机中,工人们常常面临调速器飞球振荡的问题,在实际运转中,调速器常常发生震颤,甚至导致蒸汽管道爆裂,对吧。”
机械科的几名学生一听这话打起精神来了。
这是他们日常实习中经常遇到的故障口牙!
“为什么会出现这种情况?因为这应该是一个多自由度的动力学系统。”
黎默写下了一个闭环摄动特征方程:
【d³(Δθ)/dt³+a₁·d²(Δθ)/dt²+a₂·d(Δθ)/dt+a₃·(Δθ)=0】
“飞球开度微扰为Δθ,主轴角速度扰动在工作点附近线性展开,若我们要彻底消除飞球的自激振颤,使系统在纺纱机负荷突变后能够渐近收敛回平衡态……”
“并且,要保证主轴转速在衰减过程中的最大动态超调量不超过5%……”
“请根据该三次特征代数方程,给出系统特征根实部全部为负的充要条件,并由此计算出:在这几个系数里的机械阻尼器系数,必须大于哪一个临界阈值?”
写完题目,黎默看向台下众人:
“一个还算简单的控制题目,怎么样,有没有人想上台解一下的?”