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文檔簡介
第一章極限與連續
第一節初高中基本計算公式
1.冪函數基本公式
m
m
mnmnxmnm1
(1)(2)(3)nmn()
xxxnx4xm
xxxx
2.三角函數公式
(1)三角函數恒等式
①22②22③22
sinxcosx1tanxsecx1cotxcscx1④tanxcotx1
sinxcosx
⑤secxcosx1⑥cscxsinx1⑦tanx⑧cotx
cosxsinx
(2)倍角公式與半角公式
2tanx
①sin2x2sinxcosx②cos2xcos2xsin2x2cos2x112sin2x③tan2x
1tan2x
2
cotx12x1cosx2x1cosx2x1cosx
④cot2x⑤cos⑥sin⑦tan
2cotx222221cosx
3.反三角函數基本關系式
①arcsin(x)arcsinx(1x1)
②arccos(x)arccosx(1x1)
③arctan(x)arctanx
④arccot(x)arccotx
⑤arcsinxarccosx(1x1)
2
⑥arctanxarccotx
2
1
⑦arctanxarccot(x0)
x
4.常見角度三角函數表
第二節函數
1.函數的定義:
設x和y是兩個變量,D是一個給定數集,如果當x在D中任意取定一個值時,通過一定的對應法則f,變量y總有
確定的數值與x對應,則稱y是x的函數。記作yf(x)。數集D稱為函數yf(x)的定義域。
2.常見函數的定義域
1
(1)y,D:x0
x
(2)y2nx,D:x0
(3)ylogax,D:x0
(4)ytanx,D:xk
2
(5)ycotx,D:xk
yarcsinx
(6),D:x1,1
yarccosx
3.反函數
(1)定義:一般地,給定y是x的函數yf(x),如果把y當做自變量,x當做函數,則由關系式yf(x)所
1
確定的函數xf1(y)叫做f(x)的反函數.習慣上記為yf(x)。
注:反函數求解步驟:直接函數解出x以y為自變量的反函數調換x和y反函數
4.基本初等函數的分類
(1)冪函數:yxu,(u為常數)a
(2)指數函數:yax,(a是常數且a>0、a≠1)
(3)對數函數:
ylogax,(a是常數且a>0、a≠1)
(4)三角函數:
①正弦函數ysinx,定義域為(,),值域為[1,1],奇函數,周期為2
②余弦函數ycosx,定義域(,),值域為[1,1],偶函數,周期為2
③正切函數ytanx,定義域為{x|xk,kz},值域為(,),奇函數,周期為π
2
④余切函數ycotx,定義域為{x|xk,kz},值域為(,),奇函數,周期為
四朵花團隊
1
⑤正割函數ysecx=,定義域為{x|xk,kz},值域為
cosx2
(,1][1,),偶函數,周期為2
1
⑥余割函數ycscx,定義域為{x|xk,kz},值域為
sinx
(,1][1,),奇函數,周期為2
(5三:
①反正弦函數:yarcsinx,定義域為[1,1],值域為[,],奇函數
22
②反余弦函數:yarccosx,定義域為[1,1],值域為[0,]
③反正切函數:yarctanx,定義域為(,),值域為(,),奇函數
22
④反余切函數yarccotx,定義域為(,),值域為(0,)
四朵花團隊
第三節極限
一、數列的極限
意的,存在
(1)定義:若對于任0N0時,有aA,稱為數列的極限,記為limanA。
nAann
為有界數列。
(2)數列極限的有界性:如果數列an收斂,則an
(3)收斂數列與其子數列間的關系:如果數列an收斂于A,那么它的任何一個子數列也收斂,其極限也為A。
注:單調有界數列必收斂
二、函數的極限
limf(x)A
1.當xx0時f(x)的極限:
xx0
limf(x)Alimf(x)A
左極限:右極限:
xx0xx0
定理:函數在某一點極限存在的充要條件:左右極限存在且相等。
limf(x)Alimf(x)limf(x)A
xx0xx0xx0
2.極限的運算法則
若limf(x)A,limg(x)B,那么:
(1)limf(x)g(x)limf(x)limg(x)AB;
(2)limf(x)g(x)limf(x)limg(x)AB;
f(x)limf(x)A
(3)又B0,則lim.
g(x)limg(x)B
(4)limkf(x)klimf(x)kA
3.兩個重要極限四朵花團隊
(1)第一個重要極限:
sinxsin(x)
lim1,lim1。
x0x(x)0(x)
(2)第二個重要極限:
11
1x
lim(1)e,lim(1x)xe,lim(1(x))(x)e。
xxx0(x)0
三、無窮小量與無窮大量
(1)定義:
或limf(x)0limf(x)0),那么稱函數
無窮小量:當函數在xx0(x)時極限為零,即(或
xx0x
f(x)為當xx0(或x)時的無窮小。
無窮大量:如果當x0(或x)時,函數f(x)的絕對值無限增大,則稱f(x)為當x0(或x)時
的無窮大量,記為lm
xixf(x)(或limfx)
0x
(2)無窮小的比較:
設lim0,lim0
①若lim0,則稱是比較高階的無窮小量,記為o();
②若limc(c0為常數),則稱與是同階的無窮小量;
③若lim1,則稱與是等價的無窮小量,記作:~;
④若lim,則稱是比較低階的無窮小量。
(3)無窮小與極限的關系
limf(x)Af(x)A(x).其中lim(x)0
xx0xx0
(4)常用的等價無窮小量:
x0
(1)x~sinx~tanx~arcsinx~arctanx~ln(1x)~ex1
x2a
(2)1cosx~1cosax~x2
22
(3)(1x)a1~axax1~xlna
x3x3x3
(4)xsinx~tanxx~tanxsinx~
632
四、求極限常用方法
0
1.消零因子法(適用于xx時,“”型);
00
2.抓大頭法(適用于n或x時,“”型);
a
0mn
b0四朵花團隊
nn1…
a0xa1x++an1xan
0mn
limmm1
xbxbx+…+bxb
01m1m
mn
3.有理化法(適用于帶有根式的極限問題);
4.通分法(適用于“”型);
5.運用兩個重要極限;
6.無窮小量的性質(兩個無窮小量的積為無窮小量,無窮小量與有界變量的乘積為無窮小量);
7.等價無窮小量代換法;
8.利用極限存在的充要條件求分段函數在分段點的極限;
9.洛必達法則。
五、夾逼準則
limg(x)limh(x)Axxf(x)
設在x0的某個去心鄰域內,恒有g(x)f(x)h(x),。則當0時極限
xx0xx0
存在,且limf(x)A
xx0
第四節函數的連續與間斷
一、連續
1.連續的定義:limf(x)f(x)
若0,則稱f(x)在x0點連續。
xx0
2.連續的充要條件:
limf(x)f(x0)limf(x)limf(x)f(x0)
xx0xx0xx0
3.初等函數在定義域內連續。
4.左右連續
limf(x)f(x)
0,則稱f(x)在x0點右連續
xx0
limf(x)f(x)
0,則稱f(x)在x0點左連續
xx0
二、間斷
1.間斷點的分類
(1)第一類間斷點(左右極限都存在)
可去間斷點:
limf(x)limf(x)
xxxx
00
跳躍間斷點:limf(x)limf(x)
xx0xx0
(2)第二類間斷點(左右極限至少有一個不存在)
無窮間斷點:至少有一個極限為無窮
振蕩間斷點:至少有一個極限不存在四朵花團隊
第二章一元函數微分學
第一節導數與微分
1.導數的定義:
f(xx)f(x)f(x)f(x0)
00或
f(x0)limf(x0)lim
x0xx0
xxx0
f(xx)f(x)
①左導數00
f(x0)lim
x0x
f(xx)f(x)
②右導數00
f(x0)lim
x0x
2.導數的幾何意義:
曲線在點M(x0,f(x0))處切線的斜率。
特別地,若f(x0)0,則曲線yf(x)在點M(x0,f(x0))處切線平行于x軸;
若f(x0),則曲線yf(x)在點M(x0,f(x0))處切線垂直于x軸,切線方程為xx0;
函數yf(x)在M(x0,y0)的
切線方程為:
yy0f(x0)(xx0)
法線方程為:1
yy0(xx0)(f(x0)0)
f(x0)
3.求導公式:
1
(1)(C)0(2)(x)x,(3)(sinx)cosx(4)(cosx)sinx
22
(5)(tanx)secx(6)(cotx)cscx(7)(secx)secxtanx(8)(cscx)cscxcotx
1
xxxx1
(9)(a)alna(10)(e)e(11)(logax)(12)(lnx)
xlnax
1111
()()(arccotx)
(13)(arcsinx)(14)(arccosx)15(arctanx)2162
1x21x21x1x
4.函數的和、差、積、商的求導法則
設uu(x),vv(x)都可導,則:
(1)(uv)uv(2)(Cu)Cu(C為常數)
uuvuv
(3)(uv)uvuv(4)(v0)
vv2
四朵花團隊
5.復合函數求導法則
設yf(u),而ug(x)且f(u)及g(x)都可導,則復合函數yf[g(x)]的導數為:y(x)f(u)g(x)
6.對數求導
對數求導適用于冪指函數yu(x)v(x)和某些用連乘連除或乘方開方表示的函數。應先對等式兩邊取對數,然后用隱函
數求導方法求其導數。
7.參數方程求導
dydydtdy1(t)d2yddy1
x(t)()
設,則dxdtdxdtdx(t),dx2dtdxdx
y(t)
dtdt
8.高階求導
yf(x)為yf(x)的一階導數。把yf(x)的導數叫做函數yf(x)的二階導數,記作y或
2
dy(n1)(n1)
,類似的,二階導數的導數叫做三階導數。一般地,把yf(x)的(n1)階導數y的導數叫做階導數y
dx2
dny
導數叫做yf(x)的n階導數,記為y(n)或。二階及二階以上導數統稱為高階導數。
dxn
9.微分
函數f(x)可微分的充要條件是:函數f(x)可導,且dyf(x)dx
10.可導、可微與連續三者之間的關系
f(x)點x0可導f(x)在點x0可微f(x)點x0連續即:可導必連續,連續不一定可導
第二節導數的應用
1.洛必達法則的應用
設x0(x)時,滿足以下三個條件:
①函數f(x),g(x)均為無窮小量(或均為無窮大量);
'''
②在點x0的某個去心鄰域內(或xM),f(x)與g(x)都存在且g(x)0
f'(x)
③lim'存在
xx0g(x)
(x)
00
(或)(或)
0'0
f(x)f(x)0
則:……注:其中洛必達法則適用于,,0,,00,1,0求極限。
limlim'
xx0g(x)xx0g(x)0
(x)(x)
2.函數的單調性
設函數yf(x)在[a,b]上連續,在(a,b)上可導。
(1)如果在(a,b)內f(x)0,那么函數yf(x)在[a,b]內單調增加;
(2)如果在(a,b)內f(x)0,那么函數yf(x)在[a,b]內單調減少
3.函數的極值:
(1)極值的定義:四朵花團隊
設f(x)在(a,b)內有定義,x0是(a,b)內的一點;若對于x0的某個鄰域內的任意點xx0,都有:f(x0)f(x)
[或f(x0)f(x)]則稱f(x0)是f(x)的一個極大值(或極小值),稱x0為f(x)的極大值點(或極小值點)。
(2)駐點的定義:若f(x0)0,則稱x0為f(x)的駐點。
(3)極值存在的必要條件:設函數在0處可導,且在0取得極值,那么0
f(x)xxf(x)0
(4)極值存在的充分條件:
定理1(第一充分條件):設函數f(x)在x0處連續,且在x0的某去心鄰域內可導。
①當x漸增通過x0時,f(x)由(+)變(-);則f(x0)為極大值;
②當x漸增通過x0時,f(x)由(-)變(+);則f(x0)為極小值。
定理2(第二充分條件):設函數f(x)在點x0處具有二階導數,且f(x0)0,f(x0)0。
①若f(x0)0,則f(x0)為極大值;
②若f(x0)0,則f(x0)為極小值。
4.凹凸區間和拐點的應用
(1)曲線的凹凸性及拐點:
①若;則在內是凹的(下凸),(∪);
f(x)0,xa,bf(x)(a,b)
②若f(x)0,xa,b;則f(x)在(a,b)內是凸的(上凸),(∩);
(2)凹凸性改變的點稱為拐點。
5.漸近線方程
limf(x)b
(1)水平漸近線:若x,則曲線yf(x)有水平漸近線yb;
(x)
limf(x)
xx
(2)垂直漸近線:0,則曲線yf(x)有垂直漸近線xx0;
(xx0)
f(x)
(3)斜漸近線:若limk0,blim[f(x)kx],則ykxb為yf(x)的斜漸近線。
xxx
第三章一元函數積分學
第一節不定積分
1.不定積分的概念和性質
(1)若F(x)f(x),則F(x)是f(x)的一個原函數,則f(x)dxF(x)C
(2)f(x)g(x)dxf(x)dxg(x)dx
(3)kf(x)dxkf(x)dx
d
(4)[f(x)dx]f(x)或d[f(x)dx]f(x)dx
dx
(5)F(x)dxF(x)C或dF(x)F(x)C
四朵花團隊
2.基本積分公式
1
x1
(1)kdxkxC(2)xdxC(1)(3)dx2xC
1x
111dx
(4)dxC(5)dxlnxC()
262arctanxC
xxx1x
dx()
(7)arcsinxC(8)cosxdxsinxC9sinxdxcosxC
1x2
x
xxa
(10)edxeC(11)axdxC
lna
3.不定積分的方法
(1)第一換元積分法(湊微分法)
g(x)dx拆f[(x)](x)dx湊f[(x)]d(x)(x)uf(u)du
F(u)Cu(x)F[(x)]C
(2)第二換元積分法
f(x)dx令x(t)f[(t)](t)dtF(t)Ct1(x)F[1(x)]C
(t)0
(3)分部積分
udvuvvdu-----分部積分公式
第二節定積分
bn
1.定積分的定義f(x)dxlimf(i)xi
a0
i1
定理1設f(x)在區間[a,b]上連續,則f(x)在區間[a,b]上可積。
定理2設f(x)在區間[a,b]上有界,且只有有限個間斷點,則f(x)在[a,b]上可積。
2.定積分的性質
設f(x),g(x)在區間[a,b]上可積,則四朵花團隊
aba
(1)f(x)dx0(2)f(x)dxf(x)dx
aab
bbbbb
(4)kf(x)dxkf(x)dx(5)[f(x)g(x)]dxf(x)dxg(x)dx
aaaaa
bcb
()b
6f(x)dxf(x)dxf(x)dx(3)1dxba
aaca
3.牛頓——萊布尼茨公式:
若是連續函數在上的一個原函數,則
F(x)f(x)[a,b]
bb
f(x)dxF(x)F(b)F(a)
aa
4.變上限函數求導
xdx
如果函數f(x)連續,則f(t)dt(axb)是上限x的可導函數,且有f(t)dtf(x)
adxa
若(x),(x)均可導,則變上限函數的求導公式:
dx(x)
(1)f(t)dtf(x)(3)f(t)dtf[(x)](x)
dxadxa
dad(x)
()f(t)dtf(x)()f(t)dtf[(x)](x)f[(x)](x)
24
dxxdx(x)
d
5.積分計算總結公式
(1)定積分對稱區間內,偶倍奇零
設f(x)在[a,a]上連續,則
0f(x)為奇函數
a
f(x)dxa
a2f(x)dxf(x)為偶函數
0
a1
(2)a2x2dxa2
04
6.定積分的換元法和分部積分法
(1)定積分的換元法
設函數f(x)在區間[a,b]上連續,令x(t),如果
①(t)在[,]上連續,當t[,]時,(t)的值不超出[a,b]并且有連續的導函數,
b
②()a,()b則有f(x)dxf[(t)](t)dt
a
(2)定積分的分部積分法bbb
設函數、在上有連續導數,則:uvdx[uv]udv
u(x)v(x)[a,b]aaa
7.反常積分的概念和計算
(1)無限區間的反常積分
b
如果極限limf(x)dx(ba)存在,則稱此極限值為函數f(x)在無限區間[a,)上的廣義積分。記作
ba
b
f(x)dx,即:f(x)dxlimf(x)
aaba
b
此時稱廣義積分f(x)dx收斂.如果limf(x)dx不存在,則稱廣義積分f(x)dx發散。
abaa
若F(x)f(x),則:
①limF(x)
f(x)dxF(x)aF(a)四朵花團隊
ax
b
b
②f(x)dxF(x)F(b)limF(x)
x
③f(x)dxF(x)limF(x)limF(x)
xx
(2)無界函數的反常積分
設函數f(x)在區間(a,b]上連續。而limf(x),稱a為f(x)的瑕點。
xa
b
如果極限limf(x)dx存在,則稱此極限值為函數f(x)在區間[a,b)上的反常積分。
tat
bbb
記作f(x)dx,即f(x)dxlimf(x)
aatat
bb
此時稱反常積分f(x)dx收斂。如果上述極限不存在,則稱反常積分f(x)dx發散。
aa
bt
類似地,若b為瑕點,則f(x)dxlimf(x);
atba
bcb
反常積分f(x)dx收斂的含義是f(x)dx與f(x)dx同時收斂。
aac
若F(x)f(x),則
b
bF(b)limF(x)
(1)若a為瑕點,f(x)dxF(x);
aaxa
b
b
(2)若b為瑕點,f(x)dxF(x)alimF(x)F(a).
axb
bcbcb
(3)若c為瑕點,f(x)dxf(x)dxf(x)dx=F(x)+F(x)=limF(x)F(a)+F(b)limF(x)
aacacxcxc
第三節定積分的幾何應用
1.平面圖形的面積
b
①直角坐標下:設區域D是由yf(x),yg(x)以及直線xa,xb所圍成,則平面圖形D面積Sf(x)g(x)dx
a。
2.旋轉體體積
①直角坐標下:設曲線是由yf(x),且f(x)0(axb),則
b
繞軸旋轉的體積:2
xVxf(x)dx
a
b
繞y軸旋轉的體積:
Vy2xf(x)dx
a
第四章多元函數微積分學
第一節空間解析幾何與向量代數
1.向量的運算
(1)向量積和數量積
設a(ax,ay,az),b(bx,by,bz)
①加減ab(axbx,ayby,azbz)
②數乘a(ax,ay,az)
③數量積ababcos
abaxbxaybyazbz四朵花團隊
cabsin
④向量積abc
ca,cb
ijk
abaxayaz
bxbybz
2.向量關系
axayaz
(1)a//bab0
bxbybz
(2)abab0axbxaybyazbz0
3.平面方程
(1)平面的基本方程:
①點法式:A(xx0)B(yy0)C(zz0)0
法向量n(A,B,C)
②一般式:AxByCzD0
xyz
③截距式:1(abc0)
abc
(2)平面與平面的位置關系
平面1A1xB1yC1zD10
①垂直12n1n20A1A2B1B2C1C20
n1(A1,B1,C1)ABC
②平行111
1//2n1n20A
2B2C2
平面2A2xB2yC2zD20
n2(A2,B2,C2)
4.直線方程
(1)空間直線方程
xx0yy0zz0
①點向式方程:s{m,n,p}為方向向量,(x0,y0,z0)為直線上的一點。
mnp
A1xB1yC1zD10
②一般式方程:
A2xB2yC2zD20
xx0mt
③參數式方程:yy0nt
zz0pt
(2)直線與直線的位置關系
xxyyzzxxyyzz
111222
直線L1:直線L2:
m1n1p1m2n2p2
s1(m1,n1,p1)s2(m2,n2,p2)
①垂直:LLss0mmnnpp0
1212121212
mnp
②平行:L//Lss0m111
1212np
222
(3)直線與平面的位置關系
xxyyzz
直線L:000
mnp
s(m,n,p)
平面:AxByCzD0
n(A,B,C)
mnp
①垂直:Lsn0
ABC
②平行:L//sn0mAnBpC0
第二節多元函數微分學
1.二元函數的概念
定義設D是R2上的一個非空子集,稱映射f:DR為定義在D上的二元函數,通常記為zf(x,y),(x,y)D。
其中點集D稱為該函數的定義域。x,y稱為自變量,z稱為因變量。
2.偏導數的定義
(1)一階偏導數
定義
設函數zf(x,y)在點(x0,y0)的某一領域內有定義,當y固定在y0,而x在x0處有增量x時,
相應的函數有增量f(x0x,y0)f(x0,y0)。
f(x0x,y0)f(x0,y0)
如果lim存在,則稱此極限為函數zf(x,y)在點(x0,y0)
x0x
z
處對x的偏導數,記為;或fx(x0,y0)。
xxx0
yy0
類似的,函數zf(x,y)在點(x0,y0)處對y的偏導數定義為
z
f(x0,y0y)f(x0,y0)
lim,記作或fy(x0,y0)。
y0
yyxx0
yy0
如果zf(x,y)在區域D內每一點(x,y)處對x的偏導數都存在,那么這個偏導數就是x的偏導函數,它就稱為zf
zz
(x,y)對x的偏導函數,記為,或f(x,y)。類似地,定義zf(x,y)對y的偏導函數,記為,或f(x,y)。
xxyy
函數連續
偏導數連續函數可微
偏導數存在四朵花團隊
(2)二階偏導數
zz
定義設函數zf(x,y)在區域D內具有偏導數fx(x,y),fy(x,y),如果這兩個函數的偏導數也存在,
xy
則稱它們是函數zf(x,y)的二階偏導數,按照對變量的求導次序的不同,有下列四個二階偏導數:
2zz2zz
();();
x2xxxyyx
2zz2zz
();();
yxxyy2yy
(3)隱函數的導數
dyFx
①設由方程F(x,y)0確定的函數yf(x)在點x處有Fy0,則有
dxFy
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