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Calculus & Probability Lab

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Calculus & Probability Lab — —用可拖动的 3D 图像学习微积分、概率与统计

Calculus & Probability Lab 是一款免费的 iPhone 和 Android 应用,适合正在学习 AP Calculus AB、大学第一门微积分或统计课程的学生,也适合任何想重新学习数学的人。它通过可拖动、旋转和实时变形的 3D 曲面教授微积分、概率与统计:沿曲线移动一个点,观察其导数实时更新;将黎曼矩形叠加起来构成定积分;或者反复掷物理模拟骰子,直到直方图逐渐稳定为钟形曲线——全部内容涵盖在四个世界的 50 节课程中。

App Store — 免费下载Google Play — 免费下载
价格
免费,可升级至 Pro
平台
iOS 和 Android
语言
10
年龄分级
4+
需要
iOS 15.1 或更高版本
Calculus & Probability Lab 主屏幕,包含“继续课程”按钮、函数实验室和概率实验室快捷入口,以及显示各世界进度的学习路径Calculus & Probability Lab Function Lab 界面,展示 z = a 乘以 x 平方减去 b 乘以 y 平方的 3D 鞍面,并配有系数滑块
22函数族
3D真实的 z = f(x, y) 曲面
实时切线和黎曼和叠加层
先拖动,永远不靠死记。

在你沿曲线拖动一个点、看到斜率真正发生倾斜之前,写成公式的导数只是一个抽象概念。Calculus & Probability Lab 把这一刻作为学习的起点,而不是最后才能获得的奖励——应用中的每条规则,都会先以你可以用手指移动的对象呈现,然后才变成数学符号。

这是什么

Calculus & Probability Lab 是一款免费的 iOS 和 Android 应用,通过交互式 3D 可视化学习微积分、概率与统计,而不是依赖静态图表。函数实验室会呈现 22 类函数族,以及真实的 z = f(x, y) 曲面;你可以用滑块旋转和变形这些曲面,同时查看实时切线叠加层和黎曼和叠加层。随着你增加矩形数量,黎曼和会收敛到精确的定积分。概率实验室会投掷物理模拟骰子,构建真实的经验直方图,并将其与精确的理论分布叠加对比,让中心极限定理以屏幕上真实发生的过程呈现,而不只是教科书中的一句结论。横跨 4 个世界的 50 节学习路径会直接连接到对应的实验室,AI 导师则会解释当前屏幕上的任何曲面、公式或分布。

应用内

界面展示

Calculus & Probability Lab 主屏幕,包含“继续课程”按钮、函数实验室和概率实验室快捷入口,以及显示各世界进度的学习路径
学习路径继续当前课程,进入函数实验室或概率实验室,并查看学习路径中每个世界的课程进度。
Calculus & Probability Lab Function Lab 界面,展示 z = a 乘以 x 平方减去 b 乘以 y 平方的 3D 鞍面,并配有系数滑块
函数实验室真正的 z = f(x, y) 曲面——拖动旋转视角,双指缩放,还可以通过滑块实时改变系数来重塑曲面。
Calculus & Probability Lab Probability Lab 界面,展示骰子情境、Roll 按钮,以及对比经验曲线、理论曲线和正态曲线的直方图
概率实验室选择一个骰子情境并投掷骰子,观察经验直方图逐步构建,并与理论曲线和正态曲线进行对比;运行平均值会显示在理论平均值旁边。
Calculus & Probability Lab 进度界面,显示已完成 44 percent、50 节课中的 22 节,以及函数、情境和测验的数量
进度记录整个学习路径中已完成的课程、函数族、概率情境和测验。
Calculus & Probability Lab 订阅界面,列出 Pro 功能,包括全部 50 节课、22 个函数族和 AI 导师
升级到 ProPro 新增内容:全部课程和函数族、无限次骰子投掷,以及可针对任意曲面或分布提问的 AI 导师。

背景

为什么用可视化方式学习微积分和概率,与阅读相关内容有所不同?

微积分和概率通常被教授为考试中需要正确套用的公式,这会让“知道一条规则”和“理解它为什么成立”之间出现空白。导数是斜率,定积分是面积,概率分布则是大量试验后随机结果最终趋近的形状——这三者在成为符号之前,首先都是视觉概念;看着它们在你自己的操作下发生变化,可以弥合静态教科书图表无法弥合的理解鸿沟。

动态切线中的导数是斜率,而不是需要死记的公式

沿曲线拖动一个点,观察切线斜率实时更新,会让导数变成一个你可以亲眼看着变化的量,而不是一个需要在纸上求导、再相信自己算对了的表达式。在同一条曲线的不同点上,幂法则、乘积法则、商法则和链式法则都会产生不同且清晰可见的切线变化。

黎曼和与定积分逐渐逼近精确面积的矩形

黎曼和使用固定数量的矩形近似曲线下的面积;当矩形数量从 1 增加到 60 时,这个和会以可见的方式收敛到由微积分基本定理给出的精确定积分。亲眼看到收敛发生,而不是仅仅被告知它会发生,正是将离散近似与连续答案联系起来的关键。

z = f(x, y) 曲面二元函数

二元函数产生的是三维空间中的曲面,而不是二维平面中的曲线——例如抛物面、马鞍面和高斯山。拖动系数来旋转和变形这些曲面,可以在学习背后的代数推导之前,先建立对偏导数和临界点的直觉。

用骰子展示中心极限定理经验结果逐渐逼近正态曲线

中心极限定理指出,只要试验次数足够多,独立随机结果的总和——例如掷骰子或抛硬币——就会趋近于正态分布,无论单个结果本身呈现什么形状。反复投掷物理模拟骰子,看着经验直方图逐渐接近预测的钟形曲线,是对这一常常只以公式形式讲授的定理进行直接、亲手操作的演示。

工作原理

应用使用方式

学习路径和两个交互式实验室相互配合:课程先介绍一个概念,随后只需轻点一下即可打开对应实验室,让这个概念变得直观具体。

  1. 完成一节课程

    横跨函数与极限、导数实验室、积分实验室以及概率与分布四个世界的 50 节课程环环相扣,内容从函数的定义一直讲到微积分基本定理、二项模型和泊松模型。

  2. 打开对应实验室

    每节课程都会深度链接到 3D 函数实验室或基于骰子的概率实验室,准确覆盖当前所学概念,让刚在文字中介绍的内容立即变成可以拖动、旋转或投掷体验的对象。

  3. 让 AI 导师解释屏幕上的内容

    在任意曲面、公式或骰子分布上点击“解释”,即可获得针对你的具体系数、具体斜率或具体均值与标准差的通俗说明,而不是泛泛的教科书定义。

包含内容

两个实验室包含哪些内容

22

函数族

直线、抛物线、三次函数、四次函数、正弦波和余弦波、指数函数、自然对数、倒数函数、平方根函数、高斯凸起和逻辑斯蒂 S 曲线,每一种都以封闭形式精确绘制,不存在近似或漂移。

3D

真实的 z = f(x, y) 曲面

抛物面、马鞍面、高斯山、波纹面、球冠、圆锥面、倾斜平面、猴鞍面和蛋盒曲面,全部支持拖动旋转,并可通过捏合进行缩放。

实时

切线和黎曼和叠加层

沿任意曲线移动一个点,观察其导数实时重新计算;或者将矩形数量从 1 滑动到 60,观察黎曼和逐渐收敛到精确定积分。

18

概率场景

涵盖 d4、d6 和 d20 的骰子点数总和结果、抛硬币二项试验和泊松到达过程,每一种都基于物理模拟投掷构建,而不是使用随机数捷径。

50

横跨 4 个世界的课程

函数与极限、导数实验室、积分实验室,以及概率与分布;每节课程都配有测验题,答错时还会指出导致错误的具体原因。

AI

AI 导师与 AP 考试练习

点击“解释”,即可获得屏幕上任意内容的通俗说明;输入 AP Calculus AB 考试日期后,学习计划会从该日期倒推安排,并提供按照评分标准逐点评分的自由作答练习。

是否适合

适合哪些人——不适合哪些人

如果你符合以下情况,就很适合

  • 正在学习 AP Calculus AB、第一门大学微积分或统计课程,并希望在记忆规则之前先看到规则如何运作
  • 曾经学过微积分但大多已经忘记,希望找回视觉直觉,而不是再复习一遍公式
  • 想亲眼观察中心极限定理发生,而不是只凭课本相信它
  • 相比阅读 PDF 中静态的图表,更喜欢拖动 3D 曲面来重塑它
  • 正在倒数 AP Calculus AB 考试日期,希望根据实际日期制定学习计划

如果你符合以下情况,这不是适合你的工具

  • 希望免费获得全部课程和函数族——50 节课中有 38 节、22 个函数族中有 16 个属于 Pro
  • 需要在免费方案中每天无限次投掷骰子——免费方案限制每天的投掷次数
  • 正在寻找完整的多元微积分或微分方程课程;本应用涵盖单变量微积分,以及 z = f(x, y) 曲面简介和概率基础
  • 希望在免费方案中使用 AI 导师和简答题评分,且不受每日限制

隐私

AI 导师和考试评分会发送哪些内容

点击 Explain 会将你正在查看的具体曲面、公式或分布——包括你的系数、斜率和骰子结果——发送到 AI 服务,以便它针对这一具体情况生成通俗易懂的解释。简答题练习答案也会以同样的方式发送给 AI,根据评分标准进行评分。进度、课程完成情况和保存的实验设置都会在应用内进行记录。

完整详情请参阅 CoddyKit 隐私政策.

问题

常见问题

什么应用适合用来可视化微积分?

最有用的类型,是让你移动某个对象并立即看到数学结果如何响应——例如拖动一个点时切线实时更新,或增加矩形数量时积分逐渐收敛——而不是只显示一张固定的、已经算好的图表。Calculus & Probability Lab 正是围绕这一点打造的:22 个函数族和真正的 3D z = f(x, y) 曲面,你可以旋转视角并重塑曲面,还有实时切线叠加层和黎曼和叠加层,贯穿 4 个世界中的 50 节课程。

Calculus & Probability Lab 支持 iPhone 和 Android 吗?适合哪些人?

Calculus & Probability Lab 已上线 App Store 和 Google Play,评级为 4+,支持 10 种语言。它适合学习 AP Calculus AB 或第一门大学课程(如 Calculus 1 或统计学入门)的学生,也适合想重新学习微积分的成年人。第一个世界还兼作先修数学复习课程。

黎曼和叠加层是如何运作的?

选择一条曲线和一个范围,然后将控件从 1 个矩形滑动到最多 60 个矩形。矩形数量较少时,总和会明显比较粗略;随着数量增加,矩形总面积会逐渐收敛到微积分基本定理给出的精确定积分。重点就在于观察收敛过程——它将离散的近似方法与正在估算的连续答案联系起来。

什么是 z = f(x, y) 曲面?它为什么对微积分很重要?

它是一个包含两个输入变量的函数,会在三维空间中生成曲面,而不是在二维空间中生成曲线——例如抛物面、鞍面、高斯山丘等形状。当你可以旋转视角并重塑真实曲面时,多元微积分中的偏导数和临界点等概念更容易建立直觉,而不必只对一个从未见过的形状进行代数运算。

骰子模拟器如何展示中心极限定理?

Probability Lab 会反复投掷通过物理模拟的骰子,并根据结果构建真实的经验直方图,再将其与该情境的精确理论分布叠加对比。中心极限定理预测,随着试验次数增加,独立随机结果的总和会趋近于正态分布——投掷足够多次并观察直方图逐渐贴近预测的钟形曲线,就能把抽象的定理变成亲眼看到的过程。

Calculus & Probability Lab 对 AP Calculus AB 有帮助吗?

有——输入 AP Calculus AB 考试日期后,应用会从该日期倒推,制定逐日学习计划;每个世界还配有一道 AP 风格的简答论证题,由 AI 根据评分标准逐点评分,以及一项 60 秒热身练习,重点加强你曾经答错的主题。AP 是 College Board 的商标,College Board 与本应用没有关联。

这个应用涵盖概率和统计,还是只涵盖微积分?

两者都涵盖。Probability & Distributions 世界涵盖样本空间、随机变量、期望值、二项分布和泊松模型,以及正态曲线;Probability Lab 则有 18 个情境,包括骰子和、抛硬币和泊松到达过程。这是概率与统计入门内容,并不是完整的统计学课程。

Calculus & Probability Lab 免费吗?

Calculus & Probability Lab 可在 iOS 和 Android 上免费下载并免费开始使用,但包含广告。免费方案包含每个世界的前 3 节课(共 50 节中的 12 节)、6 个函数族、4 个骰子情境、每天 50 次骰子投掷、每天 2 次 AI 解释和 2 次简答题评分、3 个保存的设置、学习计划和热身练习。Pro 可解锁全部 50 节课、全部 22 个函数族、全部 18 个骰子情境、无限次投掷和 AI 解释,并移除广告。

学习路径涵盖哪些微积分主题?

按顺序分为 4 个世界:Functions & Limits(函数族、斜率、极限、连续性)、Derivative Lab(幂法则、乘积法则、商法则和链式法则、偏导数、相关变化率、最优化、中值定理)、Integral Lab(黎曼和、微积分基本定理、曲线之间的面积、旋转体体积),以及 Probability & Distributions(样本空间、期望值、二项分布和泊松模型、正态曲线)。

为什么应用内部显示 Calc · Prob Lab?

Calculus & Probability Lab 是商店页面中的名称,而主屏幕显示的是简称 Calc · Prob Lab。这是同一个应用;Google Play 软件包名称为 com.coddykit.calcprob。

开始使用

观看导数的形成过程

免费开始使用,并可升级到 Pro 以解锁每个函数族、每节课程和每个骰子情境。

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