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文档简介
第一章极限与连续
第一节初高中基本计算公式
1.幂函数基本公式
m
m
mnmnxmnm1
(1)(2)(3)nmn()
xxxnx4xm
xxxx
2.三角函数公式
(1)三角函数恒等式
①22②22③22
sinxcosx1tanxsecx1cotxcscx1④tanxcotx1
sinxcosx
⑤secxcosx1⑥cscxsinx1⑦tanx⑧cotx
cosxsinx
(2)倍角公式与半角公式
2tanx
①sin2x2sinxcosx②cos2xcos2xsin2x2cos2x112sin2x③tan2x
1tan2x
2
cotx12x1cosx2x1cosx2x1cosx
④cot2x⑤cos⑥sin⑦tan
2cotx222221cosx
3.反三角函数基本关系式
①arcsin(x)arcsinx(1x1)
②arccos(x)arccosx(1x1)
③arctan(x)arctanx
④arccot(x)arccotx
⑤arcsinxarccosx(1x1)
2
⑥arctanxarccotx
2
1
⑦arctanxarccot(x0)
x
4.常见角度三角函数表
第二节函数
1.函数的定义:
设x和y是两个变量,D是一个给定数集,如果当x在D中任意取定一个值时,通过一定的对应法则f,变量y总有
确定的数值与x对应,则称y是x的函数。记作yf(x)。数集D称为函数yf(x)的定义域。
2.常见函数的定义域
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.反函数
(1)定义:一般地,给定y是x的函数yf(x),如果把y当做自变量,x当做函数,则由关系式yf(x)所
1
确定的函数xf1(y)叫做f(x)的反函数.习惯上记为yf(x)。
注:反函数求解步骤:直接函数解出x以y为自变量的反函数调换x和y反函数
4.基本初等函数的分类
(1)幂函数:yxu,(u为常数)a
(2)指数函数:yax,(a是常数且a>0、a≠1)
(3)对数函数:
ylogax,(a是常数且a>0、a≠1)
(4)三角函数:
①正弦函数ysinx,定义域为(,),值域为[1,1],奇函数,周期为2
②余弦函数ycosx,定义域(,),值域为[1,1],偶函数,周期为2
③正切函数ytanx,定义域为{x|xk,kz},值域为(,),奇函数,周期为π
2
④余切函数ycotx,定义域为{x|xk,kz},值域为(,),奇函数,周期为
四朵花团队
1
⑤正割函数ysecx=,定义域为{x|xk,kz},值域为
cosx2
(,1][1,),偶函数,周期为2
1
⑥余割函数ycscx,定义域为{x|xk,kz},值域为
sinx
(,1][1,),奇函数,周期为2
(5三:
①反正弦函数:yarcsinx,定义域为[1,1],值域为[,],奇函数
22
②反余弦函数:yarccosx,定义域为[1,1],值域为[0,]
③反正切函数:yarctanx,定义域为(,),值域为(,),奇函数
22
④反余切函数yarccotx,定义域为(,),值域为(0,)
四朵花团队
第三节极限
一、数列的极限
意的,存在
(1)定义:若对于任0N0时,有aA,称为数列的极限,记为limanA。
nAann
为有界数列。
(2)数列极限的有界性:如果数列an收敛,则an
(3)收敛数列与其子数列间的关系:如果数列an收敛于A,那么它的任何一个子数列也收敛,其极限也为A。
注:单调有界数列必收敛
二、函数的极限
limf(x)A
1.当xx0时f(x)的极限:
xx0
limf(x)Alimf(x)A
左极限:右极限:
xx0xx0
定理:函数在某一点极限存在的充要条件:左右极限存在且相等。
limf(x)Alimf(x)limf(x)A
xx0xx0xx0
2.极限的运算法则
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,则lim.
g(x)limg(x)B
(4)limkf(x)klimf(x)kA
3.两个重要极限四朵花团队
(1)第一个重要极限:
sinxsin(x)
lim1,lim1。
x0x(x)0(x)
(2)第二个重要极限:
11
1x
lim(1)e,lim(1x)xe,lim(1(x))(x)e。
xxx0(x)0
三、无穷小量与无穷大量
(1)定义:
或limf(x)0limf(x)0),那么称函数
无穷小量:当函数在xx0(x)时极限为零,即(或
xx0x
f(x)为当xx0(或x)时的无穷小。
无穷大量:如果当x0(或x)时,函数f(x)的绝对值无限增大,则称f(x)为当x0(或x)时
的无穷大量,记为lm
xixf(x)(或limfx)
0x
(2)无穷小的比较:
设lim0,lim0
①若lim0,则称是比较高阶的无穷小量,记为o();
②若limc(c0为常数),则称与是同阶的无穷小量;
③若lim1,则称与是等价的无穷小量,记作:~;
④若lim,则称是比较低阶的无穷小量。
(3)无穷小与极限的关系
limf(x)Af(x)A(x).其中lim(x)0
xx0xx0
(4)常用的等价无穷小量:
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、求极限常用方法
0
1.消零因子法(适用于xx时,“”型);
00
2.抓大头法(适用于n或x时,“”型);
a
0mn
b0四朵花团队
nn1…
a0xa1x++an1xan
0mn
limmm1
xbxbx+…+bxb
01m1m
mn
3.有理化法(适用于带有根式的极限问题);
4.通分法(适用于“”型);
5.运用两个重要极限;
6.无穷小量的性质(两个无穷小量的积为无穷小量,无穷小量与有界变量的乘积为无穷小量);
7.等价无穷小量代换法;
8.利用极限存在的充要条件求分段函数在分段点的极限;
9.洛必达法则。
五、夹逼准则
limg(x)limh(x)Axxf(x)
设在x0的某个去心邻域内,恒有g(x)f(x)h(x),。则当0时极限
xx0xx0
存在,且limf(x)A
xx0
第四节函数的连续与间断
一、连续
1.连续的定义:limf(x)f(x)
若0,则称f(x)在x0点连续。
xx0
2.连续的充要条件:
limf(x)f(x0)limf(x)limf(x)f(x0)
xx0xx0xx0
3.初等函数在定义域内连续。
4.左右连续
limf(x)f(x)
0,则称f(x)在x0点右连续
xx0
limf(x)f(x)
0,则称f(x)在x0点左连续
xx0
二、间断
1.间断点的分类
(1)第一类间断点(左右极限都存在)
可去间断点:
limf(x)limf(x)
xxxx
00
跳跃间断点:limf(x)limf(x)
xx0xx0
(2)第二类间断点(左右极限至少有一个不存在)
无穷间断点:至少有一个极限为无穷
振荡间断点:至少有一个极限不存在四朵花团队
第二章一元函数微分学
第一节导数与微分
1.导数的定义:
f(xx)f(x)f(x)f(x0)
00或
f(x0)limf(x0)lim
x0xx0
xxx0
f(xx)f(x)
①左导数00
f(x0)lim
x0x
f(xx)f(x)
②右导数00
f(x0)lim
x0x
2.导数的几何意义:
曲线在点M(x0,f(x0))处切线的斜率。
特别地,若f(x0)0,则曲线yf(x)在点M(x0,f(x0))处切线平行于x轴;
若f(x0),则曲线yf(x)在点M(x0,f(x0))处切线垂直于x轴,切线方程为xx0;
函数yf(x)在M(x0,y0)的
切线方程为:
yy0f(x0)(xx0)
法线方程为:1
yy0(xx0)(f(x0)0)
f(x0)
3.求导公式:
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.函数的和、差、积、商的求导法则
设uu(x),vv(x)都可导,则:
(1)(uv)uv(2)(Cu)Cu(C为常数)
uuvuv
(3)(uv)uvuv(4)(v0)
vv2
四朵花团队
5.复合函数求导法则
设yf(u),而ug(x)且f(u)及g(x)都可导,则复合函数yf[g(x)]的导数为:y(x)f(u)g(x)
6.对数求导
对数求导适用于幂指函数yu(x)v(x)和某些用连乘连除或乘方开方表示的函数。应先对等式两边取对数,然后用隐函
数求导方法求其导数。
7.参数方程求导
dydydtdy1(t)d2yddy1
x(t)()
设,则dxdtdxdtdx(t),dx2dtdxdx
y(t)
dtdt
8.高阶求导
yf(x)为yf(x)的一阶导数。把yf(x)的导数叫做函数yf(x)的二阶导数,记作y或
2
dy(n1)(n1)
,类似的,二阶导数的导数叫做三阶导数。一般地,把yf(x)的(n1)阶导数y的导数叫做阶导数y
dx2
dny
导数叫做yf(x)的n阶导数,记为y(n)或。二阶及二阶以上导数统称为高阶导数。
dxn
9.微分
函数f(x)可微分的充要条件是:函数f(x)可导,且dyf(x)dx
10.可导、可微与连续三者之间的关系
f(x)点x0可导f(x)在点x0可微f(x)点x0连续即:可导必连续,连续不一定可导
第二节导数的应用
1.洛必达法则的应用
设x0(x)时,满足以下三个条件:
①函数f(x),g(x)均为无穷小量(或均为无穷大量);
'''
②在点x0的某个去心邻域内(或xM),f(x)与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
则:……注:其中洛必达法则适用于,,0,,00,1,0求极限。
limlim'
xx0g(x)xx0g(x)0
(x)(x)
2.函数的单调性
设函数yf(x)在[a,b]上连续,在(a,b)上可导。
(1)如果在(a,b)内f(x)0,那么函数yf(x)在[a,b]内单调增加;
(2)如果在(a,b)内f(x)0,那么函数yf(x)在[a,b]内单调减少
3.函数的极值:
(1)极值的定义:四朵花团队
设f(x)在(a,b)内有定义,x0是(a,b)内的一点;若对于x0的某个邻域内的任意点xx0,都有:f(x0)f(x)
[或f(x0)f(x)]则称f(x0)是f(x)的一个极大值(或极小值),称x0为f(x)的极大值点(或极小值点)。
(2)驻点的定义:若f(x0)0,则称x0为f(x)的驻点。
(3)极值存在的必要条件:设函数在0处可导,且在0取得极值,那么0
f(x)xxf(x)0
(4)极值存在的充分条件:
定理1(第一充分条件):设函数f(x)在x0处连续,且在x0的某去心邻域内可导。
①当x渐增通过x0时,f(x)由(+)变(-);则f(x0)为极大值;
②当x渐增通过x0时,f(x)由(-)变(+);则f(x0)为极小值。
定理2(第二充分条件):设函数f(x)在点x0处具有二阶导数,且f(x0)0,f(x0)0。
①若f(x0)0,则f(x0)为极大值;
②若f(x0)0,则f(x0)为极小值。
4.凹凸区间和拐点的应用
(1)曲线的凹凸性及拐点:
①若;则在内是凹的(下凸),(∪);
f(x)0,xa,bf(x)(a,b)
②若f(x)0,xa,b;则f(x)在(a,b)内是凸的(上凸),(∩);
(2)凹凸性改变的点称为拐点。
5.渐近线方程
limf(x)b
(1)水平渐近线:若x,则曲线yf(x)有水平渐近线yb;
(x)
limf(x)
xx
(2)垂直渐近线:0,则曲线yf(x)有垂直渐近线xx0;
(xx0)
f(x)
(3)斜渐近线:若limk0,blim[f(x)kx],则ykxb为yf(x)的斜渐近线。
xxx
第三章一元函数积分学
第一节不定积分
1.不定积分的概念和性质
(1)若F(x)f(x),则F(x)是f(x)的一个原函数,则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
四朵花团队
2.基本积分公式
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.不定积分的方法
(1)第一换元积分法(凑微分法)
g(x)dx拆f[(x)](x)dx凑f[(x)]d(x)(x)uf(u)du
F(u)Cu(x)F[(x)]C
(2)第二换元积分法
f(x)dx令x(t)f[(t)](t)dtF(t)Ct1(x)F[1(x)]C
(t)0
(3)分部积分
udvuvvdu-----分部积分公式
第二节定积分
bn
1.定积分的定义f(x)dxlimf(i)xi
a0
i1
定理1设f(x)在区间[a,b]上连续,则f(x)在区间[a,b]上可积。
定理2设f(x)在区间[a,b]上有界,且只有有限个间断点,则f(x)在[a,b]上可积。
2.定积分的性质
设f(x),g(x)在区间[a,b]上可积,则四朵花团队
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.牛顿——莱布尼茨公式:
若是连续函数在上的一个原函数,则
F(x)f(x)[a,b]
bb
f(x)dxF(x)F(b)F(a)
aa
4.变上限函数求导
xdx
如果函数f(x)连续,则f(t)dt(axb)是上限x的可导函数,且有f(t)dtf(x)
adxa
若(x),(x)均可导,则变上限函数的求导公式:
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.积分计算总结公式
(1)定积分对称区间内,偶倍奇零
设f(x)在[a,a]上连续,则
0f(x)为奇函数
a
f(x)dxa
a2f(x)dxf(x)为偶函数
0
a1
(2)a2x2dxa2
04
6.定积分的换元法和分部积分法
(1)定积分的换元法
设函数f(x)在区间[a,b]上连续,令x(t),如果
①(t)在[,]上连续,当t[,]时,(t)的值不超出[a,b]并且有连续的导函数,
b
②()a,()b则有f(x)dxf[(t)](t)dt
a
(2)定积分的分部积分法bbb
设函数、在上有连续导数,则:uvdx[uv]udv
u(x)v(x)[a,b]aaa
7.反常积分的概念和计算
(1)无限区间的反常积分
b
如果极限limf(x)dx(ba)存在,则称此极限值为函数f(x)在无限区间[a,)上的广义积分。记作
ba
b
f(x)dx,即:f(x)dxlimf(x)
aaba
b
此时称广义积分f(x)dx收敛.如果limf(x)dx不存在,则称广义积分f(x)dx发散。
abaa
若F(x)f(x),则:
①limF(x)
f(x)dxF(x)aF(a)四朵花团队
ax
b
b
②f(x)dxF(x)F(b)limF(x)
x
③f(x)dxF(x)limF(x)limF(x)
xx
(2)无界函数的反常积分
设函数f(x)在区间(a,b]上连续。而limf(x),称a为f(x)的瑕点。
xa
b
如果极限limf(x)dx存在,则称此极限值为函数f(x)在区间[a,b)上的反常积分。
tat
bbb
记作f(x)dx,即f(x)dxlimf(x)
aatat
bb
此时称反常积分f(x)dx收敛。如果上述极限不存在,则称反常积分f(x)dx发散。
aa
bt
类似地,若b为瑕点,则f(x)dxlimf(x);
atba
bcb
反常积分f(x)dx收敛的含义是f(x)dx与f(x)dx同时收敛。
aac
若F(x)f(x),则
b
bF(b)limF(x)
(1)若a为瑕点,f(x)dxF(x);
aaxa
b
b
(2)若b为瑕点,f(x)dxF(x)alimF(x)F(a).
axb
bcbcb
(3)若c为瑕点,f(x)dxf(x)dxf(x)dx=F(x)+F(x)=limF(x)F(a)+F(b)limF(x)
aacacxcxc
第三节定积分的几何应用
1.平面图形的面积
b
①直角坐标下:设区域D是由yf(x),yg(x)以及直线xa,xb所围成,则平面图形D面积Sf(x)g(x)dx
a。
2.旋转体体积
①直角坐标下:设曲线是由yf(x),且f(x)0(axb),则
b
绕轴旋转的体积:2
xVxf(x)dx
a
b
绕y轴旋转的体积:
Vy2xf(x)dx
a
第四章多元函数微积分学
第一节空间解析几何与向量代数
1.向量的运算
(1)向量积和数量积
设a(ax,ay,az),b(bx,by,bz)
①加减ab(axbx,ayby,azbz)
②数乘a(ax,ay,az)
③数量积ababcos
abaxbxaybyazbz四朵花团队
cabsin
④向量积abc
ca,cb
ijk
abaxayaz
bxbybz
2.向量关系
axayaz
(1)a//bab0
bxbybz
(2)abab0axbxaybyazbz0
3.平面方程
(1)平面的基本方程:
①点法式: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)平面与平面的位置关系
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.直线方程
(1)空间直线方程
xx0yy0zz0
①点向式方程:s{m,n,p}为方向向量,(x0,y0,z0)为直线上的一点。
mnp
A1xB1yC1zD10
②一般式方程:
A2xB2yC2zD20
xx0mt
③参数式方程:yy0nt
zz0pt
(2)直线与直线的位置关系
xxyyzzxxyyzz
111222
直线L1:直线L2:
m1n1p1m2n2p2
s1(m1,n1,p1)s2(m2,n2,p2)
①垂直:LLss0mmnnpp0
1212121212
mnp
②平行:L//Lss0m111
1212np
222
(3)直线与平面的位置关系
xxyyzz
直线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
第二节多元函数微分学
1.二元函数的概念
定义设D是R2上的一个非空子集,称映射f:DR为定义在D上的二元函数,通常记为zf(x,y),(x,y)D。
其中点集D称为该函数的定义域。x,y称为自变量,z称为因变量。
2.偏导数的定义
(1)一阶偏导数
定义
设函数zf(x,y)在点(x0,y0)的某一领域内有定义,当y固定在y0,而x在x0处有增量x时,
相应的函数有增量f(x0x,y0)f(x0,y0)。
f(x0x,y0)f(x0,y0)
如果lim存在,则称此极限为函数zf(x,y)在点(x0,y0)
x0x
z
处对x的偏导数,记为;或fx(x0,y0)。
xxx0
yy0
类似的,函数zf(x,y)在点(x0,y0)处对y的偏导数定义为
z
f(x0,y0y)f(x0,y0)
lim,记作或fy(x0,y0)。
y0
yyxx0
yy0
如果zf(x,y)在区域D内每一点(x,y)处对x的偏导数都存在,那么这个偏导数就是x的偏导函数,它就称为zf
zz
(x,y)对x的偏导函数,记为,或f(x,y)。类似地,定义zf(x,y)对y的偏导函数,记为,或f(x,y)。
xxyy
函数连续
偏导数连续函数可微
偏导数存在四朵花团队
(2)二阶偏导数
zz
定义设函数zf(x,y)在区域D内具有偏导数fx(x,y),fy(x,y),如果这两个函数的偏导数也存在,
xy
则称它们是函数zf(x,y)的二阶偏导数,按照对变量的求导次序的不同,有下列四个二阶偏导数:
2zz2zz
();();
x2xxxyyx
2zz2zz
();();
yxxyy2yy
(3)隐函数的导数
dyFx
①设由方程F(x,y)0确定的函数yf(x)在点x处有Fy0,则有
dxFy
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