¿Cuáles son las aplicaciones de los derivados en la vida real?

Déjame dar una respuesta poco ortodoxa aquí. Supongo que por “vida real”, realmente quiere preguntar la aplicación de derivados en nuestra “vida cotidiana”. Entonces, aunque la ciencia y la tecnología usan los derivados en todas partes, probablemente no sean los ejemplos que usted busca.

Ejemplo 1: Usa derivados para entender tu vida amorosa.

Un amigo mío una vez me hizo una pregunta. Se dio cuenta de que su relación con su novia es periódica. Tienen dos buenos meses de dulces momentos juntos, luego dos malos meses de peleas y discusiones, luego otros dos buenos meses, luego otros dos malos meses, y repito. ¿Porqué es eso? ¿Cómo puede él cambiar eso?

Por suerte, mi esposa es una estudiante de psicología. Con algunas observaciones de mi esposa, puedo establecer alguna estructura matemática de su relación.

Digamos que X es la cantidad de amor que mi amigo tiene para su novia, y Y es la cantidad de amor que su novia tiene para él. Tanto X como Y son funciones del tiempo t.

Su novia es una persona normal. Si ella se siente amada, entonces ella volverá a aumentar su amor. Y si ella no se siente amada, disminuirá su amor. (Tenga en cuenta la palabra “aumentar” y “disminuir” aquí. Son solo palabras elegantes para el signo de los derivados).

Así que para resumir, Y ‘= X. (Aquí omito constantes, ya que depende de la “unidad” de amor y de tiempo. Para simplificar el modelo, digamos que elegí algunas unidades para que todas las constantes involucradas sean 1.)

Mi amigo, desafortunadamente, tiene una tendencia a dar las cosas por sentado. Así que su amor por una persona en realidad disminuiría si esta otra persona lo amara demasiado. Por otro lado, le gustan las cosas que son difíciles de conseguir. Si alguien tiene mucho frío para él, en realidad querría a este alguien aún más.

Así que para resumir, X ‘= -Y.

Ahora, X ‘= Y e Y’ = X forman un sistema muy clásico de ecuaciones diferenciales, y son muy fáciles de resolver. La solución es X = cos (t) e Y = sin (t).

Ahora puedes ver fácilmente la naturaleza periódica de su relación. Su relación es periódica por su actitud hacia el amor.

Entonces, ¿qué podemos hacer? Bueno, ellos (en particular mi amigo) deberían cambiar sus actitudes hacia el amor. Mi amigo debería aprender a apreciar más las cosas que lo rodean, y así cambiar el DERIVADO de su función de amor. (Exactamente cómo lograr tal cambio está en el campo de la psicología, por lo que no lo explicaremos aquí).

Hay una lección de vida en esto. En la vida real, alguna realidad X es insatisfactoria, y no podemos cambiarla. Pero al cambiar la actitud y los hábitos cambiantes, puede cambiar la derivada de X y eventualmente cambiar X con el tiempo.

Ejemplo 2: Juegos

Si no entiendes los derivados, chuparás en muchos juegos.

Diga FPS. Cuando disparas a un enemigo en movimiento, es muy fácil fallar. Así que necesitas “predecir” dónde podrían estar en el siguiente momento y luego disparar allí. Así es como los consigues.

¿Cómo predecirías? Usted predice comprobando la dirección y la velocidad de su movimiento, es decir, la derivada de su movimiento. Luego, cuando predice su ubicación final, involuntariamente está haciendo una integración mental. Así es como “predices” su movimiento y obtienes tu disparo.

Digamos que juegas COC. ¿Gasta sus dólares de la vida real para comprar oro en el juego, o agrega otro constructor? Yo digo que debería agregar otro constructor, porque eso aumenta el derivado de su cantidad de oro.

Digamos que juegas D&D y una hazaña te permite intercambiar ataques por daño. ¿Cuántos adjuntos deberías convertir en daño? Digamos que conviertes x el ataque en x daño. Esto significa que está optimizando la función DPR (daño por ronda), que sería un polinomio de grado 2 en x. Con los derivados, puede encontrar la x óptima para esta función DPR. Entonces tu luchador siempre luchará un poco mejor que otros luchadores del mismo nivel.

En resumen, cualquier juego con números cambiantes, ya sean puntos de victoria, puntajes o dinero del juego, o nivel o valores de experiencia o HP, debe usar derivados de alguna manera. Por lo tanto, los derivados pueden ayudarlo a comprender o inventar estrategias para personas que creen ingenuamente que las matemáticas son inútiles ¿Por qué crees que hay muchos más jugadores asiáticos que los estadounidenses? Yo diría que es porque la sociedad estadounidense teme y menosprecia a las matemáticas en general.

(Para algunos juegos extremadamente difíciles, los derivados desempeñan un papel aún más profundo. Diga la torre Hanoi con cuatro clavijas. Su solución óptima involucra números de triángulos. Pero, ¿por qué están involucrados los números de triángulos? -pile y una pila inferior. Y cuando agrega un disco a toda la pila, puede agregarse a la pila superior o a la pila inferior. Para la solución óptima, la dificultad agregada debe ser igual. En otras palabras, la derivada de la longitud de la solución de la pila superior y la derivada de la longitud de la solución de la pila inferior deben ser iguales. Así es como se llega a los números de triángulos.

Ejemplo 3: Enseñanza

Si quiere enseñarle algo a alguien, el objetivo final es aumentar su conocimiento, diga K. Podemos simplemente dejar que memoricen algunos conocimientos a una velocidad fija. Entonces K ‘es constante y estamos aumentando K a una velocidad constante. Entonces K crece como x.

Ahora, en lugar de enseñarles el material, puedes intentar motivar sus intereses. Con más intereses en el tema, aprenderán más rápido. Así que motivar sus intereses es como aumentar K ‘. Entonces K ” es constante (la cantidad de sus intereses actuales), y K ‘aumenta a una velocidad constante, y K aumenta como una parábola, como x ^ 2.

Ahora, en lugar de motivarlos en algún tema, puedes enseñarles a auto motivarse. Aprender a nutrir los propios intereses en algo. Esto es como aumentar K ”. Así que ahora K ” ‘es constante (su capacidad para auto-motivarse), K’ ‘está aumentando a una velocidad constante, K’ está aumentando como una parábola, y K está aumentando como una curva de grado tres, algo así como x ^ 3 .

La mejor manera de enseñar comienza con darles un poco de conocimiento, luego motivarlos un poco y luego enseñarles a motivarse a sí mismos. ¿Por qué? Compara x, x ^ 2, x ^ 3 y así sucesivamente. Comenzando en el origen, la función x crece más rápido. Luego, otros gradualmente se pondrán al día, y finalmente x ^ 3 se convertirá en el más rápido. Entonces, en la etapa temprana de la enseñanza, simplemente darles un poco de conocimiento es el mejor enfoque. Luego, gradualmente, deberíamos cambiar nuestro enfoque de enseñanza de proporcionar conocimiento a proporcionar intereses. Y una vez que se establecen algunos intereses, debemos enseñarles a motivarse a sí mismos.

Resumen:

La conclusión es que nada es inútil. Cuando decimos que algo es inútil, simplemente significa que no sabemos cómo usarlos. Pero apuesto a que en algún lugar alguien sabe cómo usarlo.

Y los derivados, que es el modelo matemático de cambio y tienen sorprendentes poderes de predicción, son extremadamente útiles en nuestra vida diaria. Necesitaría algo de práctica para saber cómo usarlo bien en la vida cotidiana, pero una vez que lo domine, le ayudará enormemente a eliminar la irracionalidad, aclarar sus opciones de vida, predecir su futuro o simplemente vencer a sus amigos en varios juegos de computadora.

Los derivados nos ayudan a entender cómo las cosas más grandes están hechas de cosas más pequeñas. Por ejemplo, cómo se forma una curva de múltiples líneas rectas infinitas.


Te daré una aplicación muy práctica y sencilla.

Si dirige un negocio (por ejemplo, la venta de helados), los derivados pueden ayudarlo a decidir qué cantidad debe vender.

Su gerente le brinda algunos datos sobre el desempeño de su negocio en los últimos meses. Usted tabula los datos y dibuja una curva para ver la tendencia.

Usted vende cada helado por 10 dólares.

El eje x muestra el número de unidades que produjiste.
El eje y muestra el costo en que incurriste
(hay un costo fijo, como se ve cuando las unidades producidas = 0)

Pareces impresionado con el ‘crecimiento’ que se muestra en el gráfico. Sin embargo, tiene curiosidad de por qué la curva se hace más pronunciada a medida que aumenta la cantidad. Su gerente le dice que, como para producir más helado, necesita más leche, se acerca a vendedores de leche en otras áreas de la ciudad para proporcionar leche. Entonces, el costo del transporte aumenta, de ahí la inclinación en la curva.
En este momento, puede sentirse feliz de que su producto está en demanda y de que su negocio está creciendo.


“Entrar en el derivado”


Ahora, la derivada puede indicar la pendiente instantánea (dy / dx) de este gráfico. La pendiente le indica el costo marginal (cambio en el costo / cambio en la unidad producida) de producir cada unidad adicional en ese instante. Si este costo es de más de 10 dólares (su precio de venta), ¡está perdiendo en ese momento!

Para una comprensión más simple, consulte la tabla que se muestra a continuación.
De 0 a 200 unidades, su costo> ventas, usted está perdiendo
De 300 a 800 unidades, sus ventas> costo, usted está obteniendo ganancias 🙂
Desde las 900-1000 unidades, su costo> ventas, ¡nuevamente está perdiendo! (¿Y pensaste que estabas vendiendo más y tu negocio estaba creciendo?)

Los derivados simplemente te obligaron a responder la cantidad de helados que deberías hacer.

Espero que haya ayudado.

Aclamaciones.

La diferenciación o como cuestión de hecho, cualquier tipo de cálculo es de gran utilidad en muchos sujetos.
Suma, resta, etc. todo es simplemente cálculo.

El cálculo se utiliza principalmente para calcular respuestas a preguntas que son más hipotéticas o que tienen muchas suposiciones.

La diferenciación es el cálculo de la tasa de cambio de la función particular.

Como las hechas para calcular varios factores en el espacio. Debido a que no estamos completamente seguros de cuáles son los diversos factores en el espacio, muchas cosas están interrelacionadas por el cálculo y los valores se calculan.

De hecho, primero se descubrió la integración, luego la diferenciación y luego la continuidad (límites). No de la forma en que se nos enseña.

También se utiliza en las finanzas. Para calcular su, sus ciudades ‘sus estados’ su país ‘y finalmente el estado del mundo en finanzas.

Algunas cosas no pueden ser simplemente añadidas o multiplicadas a mi amigo. Algunas cosas deben hacerse juntas, otras no, otras no son posibles a la vez.

Debe haber oído hablar de los límites en la integración, y muy a menudo escribimos desde 0 hasta el infinito. Esta cosa del infinito, que había estado creando muchos problemas en la física, se resolvió inmediatamente después del descubrimiento de la integración.

Toma el más obvio: tu velocidad instantánea. Es la derivada de la distancia recorrida.

Las ecuaciones de movimiento de Newton no existirían sin derivados. En el famoso F = ma , a es la aceleración, que es la derivada de la velocidad. Entonces, si quieres saber cómo una fuerza dada cambia la velocidad de un objeto (por ejemplo, un vehículo), necesitas poder lidiar con derivados (e integrales).

De hecho, Newton inventó el cálculo precisamente porque para formular su mecánica en todos, excepto en los casos especiales más simples, se necesitaban derivados e integrales. Así que la vida real, las necesidades prácticas impulsaron el desarrollo de las matemáticas.

No es una exageración decir que esencialmente todo en nuestra sociedad científico-tecnológica depende del uso rutinario del cálculo. De arquitectura a electrónica, de vehículos a centrales eléctricas, lo que sea: es una herramienta absolutamente fundamental, tan importante como la aritmética elemental.

Esta es la razón por la que me resulta especialmente abominable que en una sociedad en la que literalmente nuestras vidas dependan de la ciencia y la tecnología todos los días, la mayoría de las personas sean prácticamente analfabetas cuando se trata de las matemáticas básicas detrás de estas cosas.

Todos ellos.

De acuerdo, quizás eso sea un poco exagerado, pero es bastante preciso. ¿Qué es un derivado? Es la tasa de cambio de una cantidad en términos de otra cantidad.

Entonces, por ejemplo, si desea saber cómo algo cambia con el tiempo, generalmente necesita invocar un derivado. Esto podría ser algo como la posición de un objeto, la fuerza de un campo eléctrico, la cantidad de agua en un contenedor o la cantidad de dinero en su cuenta bancaria …

Basta con decir que sería esencialmente imposible hacer una física sin derivados, lo que significaría que no habría ingeniería moderna, lo que significaría que esencialmente no se habría desarrollado ninguna tecnología después de la década de 1700.

¿Ves, todo está cambiando, verdad? quieres saber sobre el cambio, vienen derivados, estás hablando de aceleración, qué es eso, simplemente un derivado (aplicado en velocímetros), su aplicación en mercados bursátiles (economía), en química (deduciendo la concentración de materiales), en todas partes Física, indicadores, radares, negocios … la lista continúa
Por favor, dime dónde no se usan. se usan casi en todas partes

Un derivado representa una tasa de cambio instantáneo. Responde a la pregunta: “En cualquier caso dado, ¿cómo está cambiando una variable dependiente con respecto a la variable independiente?” También representa una pendiente.

Física: la aplicación más inmediata (en un campo no matemático) que viene a la mente es la física. El derivado es muy útil en la mecánica clásica, newtoniana, especialmente en cinemática. Como sabemos que la velocidad es la forma en que cambia la posición con respecto al tiempo y que la aceleración es cómo la velocidad cambia con respecto al tiempo, podemos decir que la aceleración es la derivada de la velocidad con respecto al tiempo (o la segunda derivada de la posición) y eso La velocidad es la derivada de la posición con respecto al tiempo.

Optimización: esto puede ser especialmente útil en el mundo de la economía. Debido a que los derivados se pueden usar para encontrar los valores máximos y mínimos de una función con facilidad, si se nos da una tendencia y podemos encontrar una curva de mejor ajuste, podemos usar la derivada de esa curva para encontrar puntos altos y bajos.

Cambio climático: al medir la rapidez con que cambia la temperatura o se están derritiendo los casquetes, los científicos pueden determinar la gravedad de las distintas situaciones.

Hay tantos

Cuando quieras saber cómo cambia algo, es super importante.

El derretimiento del hielo, la quema de madera, el cambio de velocidad, la velocidad simple, los árboles que crecen, las tormentas que se acercan, los lanzadores de lanzamientos, los bateadores golpean, cualquier cosa física, cualquier cosa química, todo cambia.

Eso es lo que hace un derivado: se ve al cambio. Es súper útil y, aunque nunca lo uses directamente, siempre lo estás usando en algún sentido. Simplemente no estás pensando “Hay una luz roja por delante, estoy en un camino helado, debería detenerme antes, vamos a hacer un derivado de eso”.

Soy ingeniero civil, y te daré 2 ejemplos de cómo he usado derivados e integrales en la vida real:

  1. Para calcular el volumen de una pila de material granular o de un agujero. Si el área de la sección transversal horizontal es proporcional al cuadrado de la altura o la profundidad, como en una pirámide o cono o incluso en cualquier forma en la base, de modo que A (z) sea proporcional a z al cuadrado, entonces el volumen será igual a 1/3 x A (h) xh donde A (h) es la superficie de la base y h la altura o profundidad. En el caso de una pila, debe medir h desde la parte superior de la pila hacia la base. Si A (z) varía a una potencia de z distinta de 2, al integrar puede usar una fórmula similar pero el factor será distinto de 1/3.
  2. Para calcular el factor de amplificación dinámica de una fuerza cíclica, como una persona que camina, debe conocer la frecuencia de la fuerza y ​​el desplazamiento vertical del centro de gravedad. Si el desplazamiento vertical del centro de gravedad varía según A cos (wt) donde A es la mitad del desplazamiento vertical del centro de gravedad en cada zancada yw es la frecuencia en radianes de la zancada (hay 2 x pi radianes). en un ciclo o aproximadamente 6.28 radianes en un ciclo, para obtener la frecuencia en radianes, multiplique la frecuencia en hercios por 6.28. La frecuencia en Hz es la inversa de la duración de un solo paso en segundos. Puede obtener la duración de un paso al medir el número de pasos que puede hacer en un minuto y dividir por 60. De todos modos, todo eso suena complicado, pero para obtener la aceleración vertical de su centro de gravedad, a = – Aw2 cos (wt) donde w2 es el frecuencia en radianes al cuadrado. Esto se debe a que la derivada de A cos (wt) = Aw sen (wt) y la segunda derivada es -Aw2 cos (wt). La aceleración será máxima al mismo tiempo que el desplazamiento vertical es máximo, por lo que donde cos (wt) = 1. Tomando valores absolutos, el amplificador dinámico por lo tanto, el factor de ia es Aw2 (amplitud x frecuencia en radianes al cuadrado), que puede multiplicar por el peso de una persona para calcular la carga dinámica de una persona que camina (o de cualquier otra fuerza cíclica). Para la persona promedio, el factor de amplificación dinámica es alrededor de 4 o 5.

Las matemáticas son la vida real y todo lo demás es solo una distracción. Dado que los derivados son parte de las matemáticas, no necesitan más justificación.

Sin embargo, los derivados tienen aplicaciones en el trazado de curvas, máximos y mínimos, tasas relacionadas y movimiento (por nombrar algunos).

La mayoría de las personas nunca calcularán otro derivado cuando salgan de la escuela, pero puede estar seguro de que cualquier derivado que deba calcularse para que puedan continuar con su vida cotidiana ya ha sido calculado por alguien.

He estado ocupado y regresaré con una mejor respuesta (hace mucho tiempo que no estoy en contacto con la física).

La diferenciación ayuda en muchas ramas de la física.
Pero su beneficio es más visible allí donde los cambios no son lineales.

Déjame contestar rápidamente todo lo que recuerdo.

1. Primero, un ejemplo hipotético divertido (Lo siento, no es un mundo real, pero aún así mostrará su utilidad)
Supongamos que hay un avión enemigo que se mueve en una elipse (o cualquier otra forma regular). Estamos tratando de bombardearlo utilizando un canon que es estacionario pero puede girar. El avión no tripulado va a una ruta fija con velocidad uniforme. Ahora solo necesitamos la tasa de cambio del ángulo, así como el cambio de tiempo que necesitamos dar al canon para que podamos disparar al drone varias veces. Aquí viene la diferenciación. Usted puede tomar d (theta) / dt.

2. La diferenciación tiene un gran uso en la optimización.
Tienes hojas de metal limitadas. Quieres usarlo para hacer un cilindro abierto para contener la máxima cantidad de agua. No puedes fundir el metal por completo. Puedes cortarlo y soldarlo. ¿Cómo lo harás?
Los medios anteriores u han recibido el área de superficie del cilindro.
s = (2 * pi * r * h) + pi * r ^ 2
Obtienes h como función de r desde arriba.
Vol = pi * r ^ 2 * h
Reemplazar h por función de r.
Ahora simplemente puede obtener la función dv / dr. En la pinta donde V es máximo, dv / dr será CERO. ¿Por qué ?????????????????????
Piense de esta manera. Antes de este punto, dv / dr fue positivo ya que v estaba aumentando con vol.Después de que v disminuya con el radio, porque el punto en el que d fue máximo ha pasado. Por lo tanto, debe haber un punto en el que era 0. Y fue así cuando V era máximo. Por favor, intente visualizar. Le ayudaremos a largo plazo si desea continuar con la física.

Ejemplo simple: Supongamos un edificio grande. Ahora quieres saber cuánto se doblará si hay un huracán o una tormenta. Esto es bastante fácil: solo necesitas la cuarta derivada de la fuerza que el viento ejerce sobre el edificio.