斜率場,諢名腿毛圖,是江湖上一種神秘的,能帶給特定考試者極大心理不適的優美圖像,主要殺傷力在于密集,在緊張buff加成下有一定幾率讓人產生失焦、混沌、當機,忘記考點的癥狀。甚至不用在考試里,平時練著練著就會有同學把老師說過的方法扔進記憶漩渦,隨一口濁氣飄出體外。
但是其實,斜率場是一個構思精巧的圖像。給定一個微分方程之后,我們就把二維坐標系里的每一個點,都用一個小短橫來代替,這個短橫的斜率和微分方程在這一點上的取值一致,這樣這個短橫實際上就成了原函數在該點處的切線縮影,同時也使得所形成的曲線形狀和原函數圖像一致了。而且在AP微積分的考試中,我們一般被考到的,都是微分方程和斜率場的匹配,破解相關題型真的很-簡-單!
我們有四種方法(四種方法真的我都嫌太多了考試的時候根本用不完DE但還是羅里吧嗦得都寫了,就是為了讓你們想不起這招想那招)可以解決Slope field(腿毛圖)作為選項如何匹配題中的微分方程的一切題目!
1、找到所有選項中斜率不一樣的點,把點代入微分方程求值,一一排除。我們以2017-Q13的這道題為例:
應用:x=0,y=1時斜率應該為1,但是A,C,D在這點上的小短橫全部水平,因此錯誤。
2、符號判斷:在四個象限內,通過斜率應有的正負進行排除應用:同樣以上題為例,應該在所有除了(0,0)的點上為正,因此小短橫斜率應該只在原點為零,其他點都是為正的。選出B.
3、平行排除:如果每一行的小短橫都平行,說明斜率只與y相關,微分方程里應不含x;如果每一列的小短橫都平行,說明斜率只與x相關,微分方程里應不含y。
應用:以上題為例,因為微分方程里同時包含x, y,所以不應該有所有整行或整列的小短橫平行的情況出現,通過這個性質可以排除C,D.
4、增減排除:在微分方程里,x, y的增減可以影響斜率的大小。我們可以通過斜率變大的條件對圖像進行排除。應用:以上題為例,當x, y的絕對值變大時,斜率應該變大。因此刨去符號,在四個象限都是越往角落走(離原點變遠)斜率應該越大。
那么應用上面的理論,大家可以嘗試來解決2016-Q16的這道題:
這道題的答案是D喔:首先,我們如果觀察得當的話,可以發現(-1,-1)這個點上所有選項斜率都不一樣,這一點代入微分方程,很明顯結果是0,小短橫應該是水平的。因此可以直接選出正確答案。
其次,根據符號來講,只要y為正,斜率肯定為正,所以看第一,二象限的情況就可以直接排除所有錯誤,直接選出正確答案。再有,因為這個微分方程里同時包含x, y,所以像B這種每列平行的情況是不可能出現的,可以排除,同時當x作為負數不斷變小而y作為正數不斷變大,也就是第二象限不斷向左上方走的時候,斜率應該不斷增大,A, C都是越向Y軸靠近越大,所以不對。運用兩個排除,也能夠成功選出B,只是沒有前兩個方法一針見血而已~
當然了,考場上碰到什么樣奇葩的腿毛圖都有可能噠,大家掌握好方法,兵來將擋水來土掩,我們沒有在怕的

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