导图社区 高等数学——极限
高等数学,第一部分——极限。极限的定义、性质和计算。内容丰富,要点梳理,结构清晰,体系完整!非常值得学习!
编辑于2024-10-01 18:30:35高等数学 极限
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
题目一般会给出两个函数的表达式,我们只需要将它们合并即可。 合并步骤是由内向外。
特别注意: 中间变量转变为自变量时, 自变量的取值范围。
隐函数
方程有时 不易求出y值
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
表达式复杂无法直接表示
函数的四大特性
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
见函数总结
基本初等函数 (反对幂指三+常)
常数函数
找交点
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
对数函数
e = 2.718281828459045
幂函数
指数函数
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
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
分段函数
三个重要的分段函数
三、函数极限的概念与性质 4
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
(1) 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。
(2) 函数极限的局部有界性
(3) 函数极限的局部保号性
脱帽法严格不等
极限不为0,函数值一定不为0。
戴帽法非严格不等
函数值大于0时,极限可以为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
常规极限计算 4
极限四则运算规则
变形:适用于分离后可以用到某些结论的情况。
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)。
等价无穷小与无穷小的运算
变形后一眼秒
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
两个重要极限
泰勒公式
在泰勒眼中,任何可导函数都可以转化为相应幂函数(多项式)的组合。 适用:函数中有不同类型的基本初等函数。
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
夹逼准则
适用:n项相加,相乘求极限
概要
七种未定式
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。
(1) 因式分解
可以因式分解的因式分解,分解成只有一个变量。
(2) 抓大头
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。
一方有分母直接通分
无分母想办法转换为相除的形式
取倒数的倒数
提公因式
换元等
幂指函数
牢记规则
学会变形
洛必达法则
法则一
法则二
概要
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
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
数列极限 5'
数列的概念
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
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 2
(1) 如果找到一个发散的子列,则原数列是发散的。
(2) 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)
数列由不连续的点组成,因此不能直接求导。 也就是说洛必达和泰勒公式都不能直接用。
在极限存在的条件下,数列极限与函数极限可以相互转化。
夹逼原则
放缩常用的方法
利用简单的放大与缩小
不等式变形/放缩
不等式变形/放缩
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: