嚴謹的微分理論
切線
把一把直尺貼在一段彎路上的某一點,使它恰好擦著曲線,並在該處與曲線方向一致。那把直尺就是切線:在接觸點處比任何其他直線都更貼合曲線的唯一直線,它與曲線共享該點以及瞬時方向。
嚴謹地說,若 f 在 a 處可微,則圖像在 (a, f(a)) 處的切線為直線 y = f(a) + f'(a)(x - a)。其斜率為導數 f'(a),故導數與切線攜帶相同的資訊。其定義性質是:這條直線是最佳的一階逼近:f(x) - [f(a) + f'(a)(x - a)] = o(x - a),即當 x -> a 時誤差比距離 x - a 縮小得更快。
切勿把切線理解成「只與曲線相交於一點的直線」——這種直覺會誤導人。切線可以穿過曲線,而一條直線也可以只與曲線相交於一點卻不是切線(想想豎直線與拋物線相交)。誠實的定義是分析性的,透過導數與誤差的階來刻畫,而非透過直線與曲線相交的次數。
y = x^3 在原點處的切線是 y = 0,即 x 軸——然而曲線在該處穿過它,由下方轉到上方。相切允許穿越。
相切關乎一階斜率的匹配,而非停留在某一側。
另見