导图社区 高等数学
高等数学中的定义、性质及结论,含有高等数学、线性代数、数学史和相关定理等多方面内容。赶紧下载一起学习吧!
编辑于2024-06-07 11:37:53数学二
要熟记的结论
等价无穷小 的替换
幂次预判,计算系数
变量广义化
x→t=
泰勒展开式
任何函数都可以看成是幂函数
反三角函数
对数函数
幂函数
指数函数
三角函数
曲率与曲率半径
不等式计算 ——放缩法
p52
绝对值大小关系
亡羊补牢小于等于未雨绸缪
重要的等式
中值定理
保号性
极限的保号性
积分的保号性
基本求导公式( )和积分公式(10) p75
反三角函数
对数函数
幂函数
指数函数
三角函数
其他
常用的凑微分公式p161
经典形式公式总结
解题方法总结
零因子及其消除
分子有理化
遇到根号减根号上下乘以根号加根号 遇到根号加根号上下乘以根号减根号
当分子分母都有自变量 通过转换分子,使之转化为自变量在分子或分母的形式 得到广义化变量
记忆反例,可以充分理解公式或性质
经典题目解题思路
约束式、关系式、定义式
约束式
关系式
定义式
做一至两步的逆运算 推断已知条件
逆运算
命题老师一般不会出让你一眼就能看出来的已知条件
题目减你就加,题目乘你就除。 将已知条件变形,再用新的自变量代替,使之逼近问题的结论。
通过定义、公式和结论推断隐藏条件
恒等变形
提公因式
拆项
合并
分子分母同时除变量的最高次幂
换元
神秘的0 乘法——无形的1 除法——被消除的因子
联想经典形式
积分、求导和求极限 要准确寻找出自变量
变量类型
自变量
因变量
中间变量
与自变量有关的变量类型 运用复合函数规则计算
纠缠太多会增加计算复杂性 是换元法要避免的问题
求导变量
积分变量
无关变量
与变量无关的变量均可看作常数 A
有时候也会涉及到讨论
函数任意阶可导
构造辅助函数,方法总结
简单情形
复杂情形
乘积求导公式的逆用
商求导公式的逆用
性质、定理、结论的证明题
树形结合只能辅助,无法直接使用来证明
利用定义和已知的其他定理
数学归纳法:假设n=k成立 证n=k+1成立
反证法:假设反例成立 证假设不不成立
积分计算技巧
恒等变形
换元法
复合函数求导规则
准确找到中间变量u f(u)u'
令自变量x为新的自变量t g(t)
分部积分法
乘积求导公式
变量交换
有理函数积分法
重要公式(p411)
三角函数公式
诱导公式
倍角公式
和差公式
积化和差 和差化积
万能公式
一元二次方程基础
判别式 求根公式
根和系数的关系
因式分解公式
阶乘与双阶乘
数字
超实数 R*
属于超实数,表示一种不存在,是特殊的存在。
复数
实部+虚部
重要函数及其图像变换
0基础
高中知识回顾
一、指数对数运算法则
二、数列与数学归纳法
数学归纳法(多米诺骨牌证明法) 一种数学证明方法,通常被用于证明某一命题在自然数范围内成立。
第二数学归纳法
假设n<=k时成立
三、三角函数
应用场景
三角换元
极限
一、数列极限
ε-N定义
子数列要覆盖原数列
二、函数极限
函数极限的定义
函数极限的性质
海涅归结原则 函数极限反推数列极限
三、极限的运算法则
抓大头
1. 极限的四则运算法则
2. 复合函数的极限运算法则
四、极限存在准则
1. 夹逼准则
注意:利用夹逼准则求极限时,对数列(函数)适当放大缩小,且放大缩小所得到的数列(函数)的极限存在且相等。
2. 单调有界定理
五、无穷大与无穷小
六、两个重要极限
备考建议
基础性
掌握知识点: 定义、性质、 公式、定理、 方法、结论
综合性
题目是知识点与知识点的结合
新颖性
题目的知识点会做一定的包装
计算性
绝大多数的题目通过计算得到
单项选择题10 小题, 每题5,共50 分 填空题6 小题,每题5 分, 共30 分 解答题(包括证明题) 6 小题,共70 分
2021-2023 真题高等数学118 分, 线代32 分
高等数学 微积分
一元函数积分学
概念与性质
不定积分
原函数与不定积分
原函数(不定积分)存在定理
结论
子主题
定积分
定义
定积分的概念
几何意义
定积分的精确定义
定积分的值与字母无关
存在定理
定积分存在的充分条件
性质
性质1(求区间长度)
性质2(积分的线性性质)
性质3(积分的可加(拆)性)
性质4(积分的保号性)
性质5(估值定理)
性质6(中值定理)
变限积分
概念
性质
证明
子主题
反常积分
概念
无穷区间上反常积分的概念与敛散性
无界函数的反常积分的概念与敛散性
奇点
在反常积分中,一般把”∞“和瑕点统称为奇点 判别敛散性时,一个积分中只能有一个奇点,若出现多个奇点,需拆分
敛散性的判别法
无穷区间
比较判别法
比较判别法的极限形式
无界函数
比较判别法
比较判别法的极限形式
两个重要结论
计算
基本积分公式 10组
子主题
不定积分的积分法
凑微分法
换元法
常用换元法
三角函数代换
恒等变形后作三角函数代换
根式代换
复杂函数的直接代换
倒代换
分部积分法
u(微分会简单) v(积分会简单) 反 对 幂 (指 三)
子主题
有理函数的积分
定义
思想
方法
一次因式
二次因式
定积分的计算
牛顿-莱布尼茨公式及其推广
定积分的换元积分法
换元要三换
被积函数
子主题
上下限
子主题
积分元素
子主题
定积分的分部积分法
结论
奇偶周期函数
区间再现公式
华里士公式
快速计算某些特殊定积分 “点火公式”
变限积分的计算
求导公式
重要结论
反常积分的计算
注意识别奇点
应用
几何应用
用定积分表达和计算
平面图形的面积
旋转体的体积
绕x轴旋转
绕y轴旋转
绕定直线旋转
函数的平均值
其他
“平面上的曲边梯形”的 形心坐标公式
平面曲线的弧长
直角坐标系
参数方程
极坐标系
旋转曲面的面积
dx误差太大,这里是周长乘以弧长
直角坐标系
参数方程
极坐标系
平行截面积已知的立体体积
积分等式与积分不等式
积分等式
用中值定理
柯西中值定理的推广
用夹逼准则
用积分法
积分不等式
用函数的单调性
用拉格朗日中值定理
用泰勒公式
用积分法
用牛顿莱布尼茨公式
物理应用与经济应用
物理应用
变力沿直线做功
抽水做功
静水压力
经济应用(数学三)
一元函数微分学
概念
导数
定义
子主题
注意Dx可以广义化
d具有普适意义
结论
子主题
导数的几何意义
注
高阶导数
微分
引例
概念
可微的判别
(实际复杂的)增量
(简单)线性增量/微分
结论cc
计算
基本求导公式
反三角函数求导
对数函数求导
幂函数求导
指数函数求导
三角函数求导
反正弦/余弦函数求导
四则运算
微分
复合函数的导数与微分形式不变性
指明对哪个变量求导
链式求导规则
微分形式不变性 无论u为自变量都有
分段函数的导数
分段点
分段点不存在,跳过此步
使用导数定义求左右导数
左右极限不相等则导数不存在,低阶导数不存在高阶导数一定不存在
非分段点
利用导数公式求导
结论
视绝对值而不见
反函数的导数
反函数二阶导
隐函数的导数
两边对自变量x求导,将y看成中间变量,得到关于y'的方程。
解该方程便可得出y'
参数方程所确定的函数的导数
参数方程所确定的函数的二阶导数
对数求导法
遇到多项相乘、相除、开方、乘方的式子
步骤
等式两边取对数
两边对自变量求导
幂指数求导法
高阶导数
归纳法
常用高阶导数
可用数学归纳法证明,一般不需要给出。
莱布尼茨公式
两个函数的乘积求高阶导数
泰勒展开式
抽象展开:无穷阶可导的函数
具体展开
已知公式
函数泰勒展开式的唯一性 通过比较两种展开式的系数, 获得
应用
(一)几何应用 (画出函数的大致图像)
极值的定义
1. 极值是局部的概念
2. 极值点必须在双侧邻域内有定义,即端点不讨论极值
3. 常函数处处是极值
4. 间断点亦可以是极值点
单调性与极值的判别
一阶导数
单调性的判别
一阶可导是极值点的必要条件
判别极值的第一充分条件
判别极值的第二充分条件
判别极值的第三充分条件
凹凸性与拐点的概念
凹凸性的定义
定义1
定义2
拐点的定义
连续曲线凹弧和凸弧的分界点称为该曲线的拐点。
凹凸性与拐点的判别
二阶导数
判别凹凸性
正凹负凸
二阶可导点是拐点的必要条件
判别拐点的第一充分条件
判别拐点的第二充分条件
判别拐点的第三充分条件
极值点与拐点的重要结论
渐近线
铅直渐近线
1.找 无定义点,区间端点,分段函数分段点
水平渐近线
2.找 +∞ -∞
斜渐近线
最值或取值范围
最值定义
子主题
求闭区间[a, b]上连续函数f(x)的最大值M和最小值m
找区间内可疑点——驻点与不可导点,并求出此处的函数值
求出端点的函数值
比较求得的函数值,得到最大值M和最小值m
求开区间(a, b)内连续函数f(x)的最值或取值范围
找区间内可疑点——驻点与不可导点,并求出此处的函数值
求出端点的极限值
比较求得的值,得到最值或取值范围
作函数图像
给出函数f(x),作图的一般步骤:
确定定义域,考察函数的奇偶性和周期性,并用好图像转换;
利用导数工具(一阶导数确定函数的单调区间、极值点;二阶导数确定曲线的凹凸区间和拐点);
考查渐近线;
作出函数图像。
图像变换
平移变换
左加右减 上加下减
对称变换
关于x轴对称
关于y轴对称
关于原点对称
伸缩变换
变量加倍,图像收缩
常用的平面图形
心形线
子主题
给出参数方程
描点法
化为直角坐标方程或极坐标方程
曲率与曲率半径
(二)中值定理、微分等式与微分不等式
中值定理
涉及函数
定理1(有界与最值定理)
定理2(介值定理)
定理3(平均值定理)
定理4(零点定理)
推广的零点定理
涉及导数
函数与其导数的衔接
定理5(费马定理)
导数零点定理
定理6(罗尔定理)
推广的罗尔定理
定理7(拉格朗日中值定理)
定理8(柯西中值定理)
证明
子主题
定理9(泰勒公式)
连续、1阶导、2阶导、3阶导、...、n阶导
带拉格朗日余项的n阶泰勒公式
子主题
带佩亚诺余项的n阶泰勒公式
子主题
麦克劳林公式
子主题
几个重要函数的麦克劳林展开式
子主题
涉及积分
定理10(积分中值定理)
微分等式
零点定理(证存在性)
单调性(证唯一性)
罗尔原话
实系数齐次方程至少有一个实根
微分不等式
用函数性态(单调性、凹凸性、最值等)证明不等式
用常数变量化证明不等式
如果欲证的不等式中都是常数, 可以将其中的一个或几个常数变量化, 利用导数工具后再将数导入,得证。
用中值定理证明不等式
(三)物理应用与经济应用
物理应用与相关变化率
物理应用
位移方程
一阶导数为速度
二阶导数为加速度
相关变化率
数一、数二
复利与连续复利
导数的经济应用
数三
数列极限
数列的概念
一般项/通项
子列
等差数列
等比数列
单调数列
有界数列
数列的前n项和
一个重要的数列
极限
数列极限的定义
常用语言
无穷小量
无穷大量
数列极限的性质
定理1:数列收敛与其子列收敛的关系
收敛
发散
如果找到一个发散的子列,则原数列是发散的。
如果至少两个子列收敛于不同的极限,则原数列是发散的。
定理2:极限的唯一性
定理3:收敛数列的有界性
定理4:收敛数列的保号性
推论1
推论2
脱帽法
戴帽法
极限四则运算规则
海涅定理(归结原则)
子主题
使用
子主题
夹逼原则
放缩常用的方法
利用简单的放大与缩小
利用重要的不等式
子主题
利用函数图像
子主题
利用闭区间上连续函数必有最大值与最小值
利用压缩映射原理
子主题
利用题设条件推论
单调有界准则
证明数列单调性的常用方法:
函数极限与连续
一、函数的概念与特性
函数
定义和性质
属于单值函数,一对一/多对一
铅锤划线法——作铅锤直线,若其与函数至多有一个交点,则为单值函数。
笛卡尔变量
x, y, z
u, v, w
例题
根据已知条件(复合函数表达式),求函数表达式
反函数
定义和性质
同样属于单值函数,一对一
水平划线法——作水平直线,若其与函数至多有一个交点,则为单值函数。
严格单调的函数必有反函数。
函数与其反函数的图像是重合的,此时自变量为y
当反函数的变量x和y互换后的图像与其原函数图像关于y=x对称。
例题
根据已知条件(函数表达式),求反函数表达式及其定义域。
双曲正弦函数
反双曲正弦函数
双曲余弦函数
复合函数
g(x)为中间变量
表达式复杂无法直接表示
隐函数
不易求出y
有时可以使用观察法得出y的值。 显然y=?
如
参数方程
t为引入的中间变量
四大特性
有界性
重要结论
单调性
重要结论
奇偶性
重要结论
周期性
重要结论
二、函数的图像
基本初等函数 (反对幂指三+常)
常数函数
找交点
幂函数
指数函数
对数函数
e = 2.718281828459045
三角函数
正弦函数与余弦函数
正切函数与余切函数
正割函数与余割函数
反三角函数
反正弦函数与反余弦函数
反正切函数与反余切函数
初等函数
由基本初等函数经过有限次的四则运算,以及有限次的复合步骤所构成的并且可以由一个式子所表示的函数。
如
幂指函数(通用解题化简方法)
双曲函数
双曲正弦函数
反双曲正弦函数
双曲余弦函数
反双曲余弦函数
其他(暂时不重要)
双曲正切函数
反双曲正切函数
双曲余切函数
双曲正割函数
双曲余割函数
分段函数
三个重要的分段函数
绝对值函数
即是初等函数,也是分段函数
符号函数
取整函数
三、函数极限的概念与性质
邻域
δ邻域
去心δ邻域
左δ邻域
右δ邻域
函数极限的定义
函数极限的性质
极限的唯一性
如果极限存在,则必定唯一,即左右极限相等。 若左右极限不相等,则极限不存在。
函数极限的局部有界性
函数极限的局部保号性
啥时候考虑等号?
脱帽法严格不等
戴帽法非严格不等
函数值大于0时,存在极限为0。
无穷小的定义
无穷小的性质
有限个无穷小的和是无穷小 有界函数与无穷小的乘积为无穷小 有限个无穷小的乘积是无穷小
无穷小的比阶 设在自变量的同一变化过程中, limα(x)=0,limβ(x)=0,且β(x)¹0,则有
0为最高阶的无穷小
并非任意两个无穷小都可以比阶
结论
等价无穷小替换定理
极限是1,可以与任何式子相乘而不改变结果
x→0时,常用的等价无穷小
补充
子主题
等价无穷小广义化和恒等变换
变量变换左加右减
无穷大的定义
无穷小的倒数为无穷大 无穷大的倒数为无穷小
四、极限的计算
方法
极限四则运算规则
若limf(x)=A,limg(x)=B, 那么
若limf(x)/limg(x)之一不存在,那么组合的极限也不存在,不能进行四则运算(超实数不能进行运算)。 若都不存在,其组合不一定不存在(不必深究)。
结论
子主题
洛必达法则
法则一
法则二
求导后的式子若还满足洛必达法则的条件,可继续求导使用。
如
结论
当x→∞时
泰勒公式
在泰勒眼中,任何函数都可以转化为相应幂函数的组合。
结论,常见函数的泰勒展开式
无穷小的运算
加减时低阶吸收高阶
乘除时阶数累加
非零常数相乘不影响阶数
泰勒公式应用时的展开原则
展开至上下同阶
展开至相减幂次最低
两个重要极限
夹逼准则
七种未定式的计算
过程
化简先行
提出极限不为0的因式
等价无穷小的代换
恒等变形
判断类型(运算)
选择方法
解题
设置分母原则:简单因式下放成为分母。
抓大头
1
当x→∞时,只需要抓分子分母关于x的最高次项,其他项可忽略。 当x→0时,抓最低次项。
有分母直接通分
无分母想办法转换为相除的形式
泰勒公式
五、应用
函数的连续与间断
连续点的定义
连续性运算法则
两个函数的加减乘除连续
复合函数连续
反函数连续且具有相同的单调性
邻域内保号
间断点的定义和分类
第一类间断点 (左右极限都存在)
可去间断点/可补间断点
可通过补充使函数连续。
跳跃间断点(左极限≠右极限)
第二类间断点 除第一类间断点之外的间断点
无穷间断点
震荡间断点
间断点和连续判别的本质是极限的计算
多元函数微分学
基本概念
邻域
δ邻域
去心δ邻域
δ邻域的几何意义
极限——二重极限
连续
偏导数
定义
子主题
几何意义
高阶偏导数
二阶偏导数 二阶混合偏导数
子主题
子主题
分别对x, y求偏导数,则称为n阶混合偏导数
可微
引例
定义
可微的必要条件
可微的充分条件
结论
子主题
可微的判别步骤
写出(实际复杂的)全增量
写出(简单)线性增量/微分
多元函数微分法则
链式求导规则
全微分形式不变性
隐函数存在定理(公式法)
1
2
多元函数的极值与最值
概念
无条件极值
二元函数取极值的必要条件
二元函数取极值的充分条件
判别是否为极值点
条件最值与拉格朗日乘数法
最远(近)点的垂线原理
有界闭区域上连续函数的最值问题
理论依据
有界函数有最大值和最小值
求法
内部可疑点
边界可疑点
比较
二重积分
概念、性质与对称性
概念
性质
性质1(求区间面积)
性质2(可积函数必有界)
性质3(积分的线性性质)
性质4(积分的可加/拆性)
性质5(积分的保号性)
性质6(二重积分的估值定理)
性质7(二重积分的中值定理)
普通对称性
偶倍 奇零
关于y轴对称
关于x轴对称
关于原点对称
关于y=x对称
平移对称
轮换对称性
计算
直角坐标系
D为X型区域
D为Y型区域
极坐标系
极坐标系与直角坐标系的互相转化
换元法
换元要三换
被积函数
子主题
上下限
子主题
积分元素
微分方程
概念
微分方程及其阶
常微分方程
线性微分方程
微分方程的解
微分方程的通解
初始条件与特解
一阶微分方程的求解
可分离变量型微分方程
可直接分离
换元后可分离
齐次型微分方程
一阶线性微分方程
伯努利方程(数学一)
二阶可降阶微分方程 --换元法
解题步骤
高阶线性微分方程的求解
二阶常系数齐次线性微分方程
概念
解的结构
通解
二阶常系数非齐次线性微分方程
概念
解的结构
特解的设定
待定系数法
Haviside 算子法
通解
n(n>2)阶常系数齐次线性微分方程
欧拉方程(数学一)
微分方程的几何应用
子主题
微分方程的物理应用
子主题
无穷级数
多元函数积分学
数三、数一
经典高等数学 微积分例题
函数积分学
函数微分学
函数、数列极限
初等函数
隐函数
参数方程
微分方程
线性代数
行列式
矩阵
向量
线性方程组
特征值与特征向量
二次型及其标准形
线性代数例题
行列式
矩阵
向量
线性方程组
特征值与特征向量
二次型及其标准形
数学史和相关定理
(时间) 人物 (国籍)
笛卡尔
笛卡尔坐标系
变量:x, y, z, u, v, w
常数:a, b, c, d, e, f, g
费马律师
罗尔
拉格朗日
柯西 数学神童(拉格朗日的学生)
泰勒
洛必达富商(泰勒赞助商)
黎曼数学分析大师 1826-1866
黎曼积分
Wallis
牛顿
莱布尼茨(牛顿笔友)
主题
主题