导图社区 数学分析(上)
数学分析(上)期末复习,教材是华东师范的,内容包含实数集与函数、数列极限、函数极限、函数的连续性、导数和微分、反常积分、定积分的应用、定积分、不定积分、微分中值定理及其应用。
编辑于2023-04-14 12:46:22 湖北省数学分析(上)
章一 实数集与函数
节一 实数
一、定义
二、性质
稠密性
阿基米德性
内容:a>b,总存在n使得nb>a
应用:忘了
节二 数集•确界原理
一、临域
二、有界集•确界原理
有界集 三个定义
啥是上界:∃M,x属于S,x≤M,M是S的上界
啥是下界:∃L,x属于L,L是x的下界
啥是有界集:∃M,|xₙ|≤M
确界原理
定义
内容:
应用
证明数集的确界
拆分题干的条件
性质
子主题
节三 函数
章二 数列极限
节一 数列极限的概念
定义
证明
节二 收敛数列的性质
一、唯一性
二、有界性
三、保号性
四、保不等式性
五、迫敛性
节三 数列极限存在的条件
章三 函数极限
节一 函数极限的概念
一、x趋向于∞时的极限
定义一
内容:f(x)定义在[a,+∞)上,A为定数,∀ε,∃M(≥a),x>M时,有|f(x)-A|<ε,则limf(x)=A
定义一几何意义
(与 定理3.1 类似)
二、x趋向于x₀时的极限
定义二(函数极限的ε-δ定义)
内容:f(x)在Uᵒ(x;δ')内有定义,A为定数,对任意ε,存在δ使当0<|x-x₀|<δ时,有|f(x)-A|<ε,则limf(x)=A
证明
应用
利用定义验证函数极限的模型
特别注意:δ的值是怎么确定的?在两个不等式之间找关系
例题提炼
三、单侧极限
定义
内容:f在Uᵒ₊(x₀,δ')有定义,A定数,任意ε>0,存在δ(δ<δ'),当x₀<x<x₀+δ时,有|f(x)-A|<ε,lim(x→x₀)f(x)=A或f(x)→A(x→x₀⁺)或f(x₀+0)=lim(x→x₀)f(x)
例7
节二 函数极限的性质
一、唯一性
二、局部有界性
三、局部保号性
四、局部保不等式性
五、迫敛性
节三 函数极限的存在条件
定理3.8(归结原则/海涅定理)
柯西准则
节四 两个重要极限
一、limsinx/x=1,x趋近于0
证明(有很多技巧,不记得就去看)
应用
二、lim(1+1/x)ˣ=e,x趋近于无穷(
证明
很巧妙,含有很多技巧,如果不记得了,去看
应用
变型
技巧
如果1/x前有符号,放进分母。然后锁定分母,只根据分母改动指数。利用好四则运算,特别是乘除法。
节五 无穷小量和无穷大量
一、无穷小量
定义
lim(x→x₀)f(x)=0,则称f是x→x₀时的无穷小量
注意:无穷小量必有界
性质
两个(相同类型)的无穷小量的和差积仍是无穷小量
注意:x逼近过程得一致,不能一个是x趋于零时无穷小,另一个x趋于无穷的时候无穷小
无穷小量与有界量的乘积仍是无穷小
这条做题的时候用的很多
二、无穷小量阶的比较
高阶与低阶
同阶无穷小量(第一种很难用,要去找K和L;第二种用的更多,只需要c不等于0)
第一种很难用,要去找K和L;第二种用的更多,只需要c不等于0
等价无穷小量(对于做题极其重要)
定义
x趋近于x₀,limf(x)/g(x)=1,则称f(x)为g(x)的等价无穷小量,记作f(x)~g(x)(x→x₀) 这里x可以为任何值₀
定理3.12 只要记住,两个等价无穷小量在乘除时可以替换
应用
1、常用的等价无穷小量
有待补充
等价无穷小的推导待学
2、计算时应注意的问题
定理3.12只有乘除用,加减不用
有极限存在项要及时提出来
三、无穷大量
四、曲线的渐近线
定义4
其实就是p(x,y)的x趋近于无穷时,距离d趋近于0,d=|f(x)-(kx+b)|,所以d趋近于零这个意思可以用极限去表示
求渐近线
画图
要把定义的意思表达出来,用极限,x趋近于无穷时,距离趋近于零。即lim(x→∞)d=0。d=|f(x)-(kx+b)|cosα=0
结论:k=limf(x)/x,b=lim[f(x)-kx]
章四 函数的连续性
节一 连续性概念
一、函数在一点的连续性
定义1
内容:
则称f在x₀处连续
①f在x₀处有定义
②f在x₀处有极限
③极限值=函数值
用增量的表述方式
则称f在x₀处连续
用ε-δ定义表述
若对任意ε,存在δ>0,使|x-x₀|<δ时,有|f(x)-f(x₀)|<ε,则称f在x₀处连续
定义2[左(右)连续]
定理4.1
二、间断点及其分类
定义3(间断点的判断定义)
判断:根据函数连续的定义,在①x₀处有定义②在x₀处有极限③极限值=定义值 三个条件中只要有一个不满足,x₀就是间断点
间断点的分类
第一类(左右极限都存在)
可去间断点
在x₀处有极限: 但无定义 或 在有定义但定义值≠极限值
例子:
跳跃间断点
左右极限都存在但不相等
例子:
第二类(左右极限至少有一个不存在)
震荡间断点
如sin1/x
无穷间断点
如1/x
三、区间上的连续函数
区间上的连续函数 概念
分段连续
任何初等函数在定义区间上都是连续函数
也存在在定义区间上任意点都不连续的函数,如狄利克雷函数
证明(未看)应该有些价值
节二 连续函数的性质
一、连续函数的局部性质
定理4.2(局部有界性)
定理4.3(局部保号性)
定理4.4(四则运算)
定理4.5(复合函数的连续性)
二、闭区间上连续函数的基本性质
定义1(定义最大值和最小值)
定理4.6(最大、最小值定理)
内容:若函数f在 闭区间 [a,b]上连续,则f在[a,b]上有最大值和最小值
证明
引证(有界性定理)
证明
定理4.7(介值性定理)
内容:f在[a,b]上连续,f(a)≠f(b),对任意μ [f(a)<μ<f(b)或f(a)>μ>f(b)],都至少存在x₀使f(x₀)=μ
推论(根的存在定理,定理4.7的等价命题,高数里也叫零点存在性定理)
若f在[a,b]上连续,f(a)•f(b)<0,则至少存在一个x₀使f(x₀)=0
应用(例题方法提炼)
例3
例4
①分类讨论,把复杂的问题分解开,先把容易得到结果的情况摘出去
②在应用介质性定理证明某些问题时,借用辅助函数(由原本要证的函数变化得到)去使用介值性定理间接得到原函数要求的结果,会更容易
三、反函数的连续性
定理4.8
证明(不是特别重要)
四、一致连续性
定义2
内容:f定义在区间I上,若对任意ε>0,存在δ=δ(ε)>0,在I上任取x′和x′′,|x′-x′′|<δ时,有|f(x′)-f(x′′)|<ε,则f在I上一致连续
应用(例题提炼)
定义的顺用
例9【证明f(x)在I上 不 一致连续-逆着定义证】
逆定义应表述为:存在ε₀>0,任意δ=δ(ε₀)>0,|x'-x''|<δ,|f(x')-f(x'')|≥ε₀
ε的存在性问题,要找ε。若不知道如何下手,可以直接靠近正确值随意取一个,比如1,再根据取得ε值去找一组g(δ),常用的有δ和δ/2。使|x'-x''|<δ时,|f(x')-f(x'')|≥ε₀。
例10
充分性的证明里
①反证法:直接证明没有思路的时候,可以考虑反证。假设要证内容不成立,推导出和已知条件相悖的结论,得出要证成立
②函数和数列的相互转化:函数要转化成数列(来运用)就是要从函数里"捞"一个数列出来,及取值,取n组自变量和因变量作为n和An;数列转换成函数(来运用)就要证明任意性,类似归结原则。
例11
方法:要证函数不一致连续,取数列,利用例10结论
很不好懂,没有完全理解。为什么宋浩说是开区间0的问题?为什么是闭区间就可以是一致连续了?这样的话一致连续到底是什么意思?代表着什么呢?
定理4.9
内容:f在闭区间[a,b]上连续,则在[a,b]上一致连续
证明:反证法
没懂,先放
应用
没看,先放
节三 初等函数的连续性
一、指数函数的连续性
定理4.10
证明
贼复杂,看不懂,没看了
定理4.11
二、初等函数的连续性
定理4.12
一切基本初等函数都是其定义域上的连续函数
定理4.13
任何初等函数都是在其定义区间上的连续函数
章五 导数和微分
节一 导数的概念
一、导数的定义
1.瞬时速度
2.切线的斜率
定义1(导数的定义)
可改写成
子主题
定理5.1
若函数f在x₀处可导,则f在x₀处连续
定义2(左右导数的定义)
定理5.2
函数f在x处可导的充要条件是,左右导数存在且相等
二、导函数
导函数的定义
常用求导公式(及证明)
三、导数的几何意义
两个方程
切线方程
法线方程
极值
定义3(极值的定义)[局部概念]
定理5.3(费马定理)
稳定点(驻点):导数为零的点。不一定是极值点。
节二 求导法则
一、导数的四则运算
二、反函数的导数
定义
常用求导公式(及证明)
三、复合函数的导数
引证(未看)
定理5.8
求导公式7就是链式法则
链式法则
证明(未看)
应用:->洋葱法则
技巧(例题提炼)
转化成复合函数再利用复合函数求导(例8)
对数求导法(例11)
直接展开非常复杂,先取对数求导,再转化回来
四、基本求导法则与公式
待贴图
节三 参变量函数的导数
参变量(参量)方程
内容:平面曲线C一般表达形式是参变量(参量)方程
待贴图
推导(看了,不算太重要)
简化:一个公式dy/dx=dy/dt/dx/dt
光滑曲线的定义(不太重要)
待添加
应用
例1
极坐标
概念
极坐标是指在平面内取一个定点O,叫极点,引一条射线Ox,叫做极轴,再选定一个长度单位和角度的正方向(通常取逆时针方向)。对于平面内任何一点M,用ρ表示线段OM的长度(有时也用r表示),θ表示从Ox到OM的角度,ρ叫做点M的极径,θ叫做点M的极角,有序数对 (ρ,θ)就叫点M的极坐标,这样建立的坐标系叫做极坐标系。通常情况下,M的极径坐标单位为1(长度单位),极角坐标单位为rad(或°)。
应用
例2 (对数螺线)
节四 高阶导数
概念
定义1(二阶导数的定义)
阶导函数(n阶导数)
可由f 的n-1阶导函数定义f的n阶导函数
高阶导数
表示方法
运算法则
加减
乘法
莱布尼茨公式
推导
公式
节五 微分
一、微分的概念
定义1
若函数△y=f(△x+x)-f(x),存在常数A使△y可表示成△y=A△x₀+o(x₀),则称f可微,A△x为f在x₀处的微分,记作dy=A△x,dy为增量△y的线性主部
定理5.9
内容
可微〈=〉可导
证明
必要性
充分性
几何意义
可微函数
二、微分的运算法则
运算法则
一阶微分的形式不变性
三、高阶微分
四、微分在近似运算中的应用
1.函数的近似计算
推导
结论
当x充分接近x₀时,可以用切线以直代曲
重要近似值
2.误差估计
章十一 反常积分
节一 反常积分概念(p287)
什么是反常积分?
不正常的积分,上下限为无穷或者有取不到的点
两类反常积分的定义和求解方法
1.无穷限广义积分(无穷积分)
复习概要:有哪几种?怎么求解
[a,+oo)—>[a,u]—>lim(u—>oo)存在极限,极限为解,否则发散
(-oo,b]—>[u,b]—>lim(u—>oo)存在极限,极限为解,否则发散
(-oo,+oo)—>(-oo,a]和[a,+oo)—>[u,a]和[a,u]—>lim(u—>oo)两者都存在则极限存在则有解,否则发散【a可以是任意一点】
2.瑕积分(无界函数的反常积分)
复习概要:有哪几种?怎么求解
瑕点:取不到的点,区间定为a到b
a取不到
取u无限逼近a
b取不到
取u无限逼近b
瑕点c在ab之间
取uv分别从左右逼近c,求[a,u]和[v,b]上的极限
a,b都取不到
取中间点c,取u逼近a,v逼近b,求[u,c]和[c,v]上极限
同无穷积分
3.例题
笔记p291
例题都做一遍,不会的复习方法。例3和例5
总结:解决这两种反常积分的方法都是利用极限。关键所在就是要把对积分的极限转化为对牛顿——莱布尼茨公式的极限。
节二 无穷积分的性质与敛散判别(p295)
一、无穷积分的性质
定理11.1(无穷积分收敛的柯西准则)
无穷积分
性质1
积分的线性关系
函数1和函数2的积分都收敛,则(k1函数1+k2函数2)的积分也收敛
性质2
f在[a,u]上可积,a<b,则a到正无穷和b到正无穷的积分同敛态
性质3
函数先取绝对值再积分>先积分再取绝对值
绝对收敛和条件收敛的定义
函数取绝对值后可积,则必可积,称绝对收敛
函数积分收敛,函数取绝对值后积分不收敛,称条件收敛
二、非负函数无穷积分的收敛判别法
注意非负,函数都必须>或=0
定理11.2(比较原则)
运用难点:g(x)怎么找,要放还是要缩
例1:f(x)=积分(((sin(x))/(1+x^(2))))从0到+oo
技巧:只要有sinx就考虑绝对值,然后用利用绝对收敛的定义取得到原函数收敛
推论1
比值判别法:只需要两个函数作比,不需要先得出函数大小关系
推论2
由推论1得出
推论1中的g(x)=1/x^p,此函数敛散性已知
(1)0<=f(x)<=g(x),p>1,g(x)积分收敛,f(x)积分也收敛
(2)p<=1,g(x)积分发散,f(x)积分发散
推论3
对[b,-oo)上函数积分的比价判别也可以类似的进行
怎么进行?
例题(笔记p297)
三、一般函数无穷积分的收敛判别法
定理11.3(狄利克雷判别法)
例题(书p288)
一个单调有界,一个收敛,相乘收敛
定理11.4(阿贝尔Abel判别法)
例题:例3到例5各代表一种题型和方法(书p290)
节三 瑕积分的性质与敛散判别
定理11.5(柯西准则)
性质1(线性关系)
性质2
性质3(绝对收敛和条件收敛的定义)
定理11.6(比较原则)
推论1
推论2
推论3
定理11.7(狄利克雷判别法)
定理11.8(阿贝尔判别法)
章十 定积分的应用
节一 平面图形的面积
一、知识回顾
1.导数的意义
导数是函数在某一个点的变化率
2.微分的意义
微分dy是一个函数在某一个点的变化量
3.导数和微分的关系
dy=f'(x)·dx
二、解题思路
1.确定自变量微元和目标量微元
2.确定函数微元(建立自变量微元和目标量微元的关系)
3.将函数微元累加(即积分的过程),列出式子,确定上下限
4.注意点
定积分范围与自变量范围统一
自变量微元尤其具体的实际意义,要明确,不能忽略
三、题型
直角坐标系
参数坐标系
圆
椭圆的参数方程
摆线
极坐标系
极坐标系,r=r(θ),求扇形面积
按照通解通法
1.自变量变为θ
2.目标量微元s=(1/2)θR²
3.积分∫₀ⁿ(1/2)R²dθ
双扭线
节二 由平行截面面积求体积
规则旋转体
沿着旋转轴切分
先确定底面积和自变量微元的函数关系,由此确定体积和自变量微元的关系
积分
不规则旋转体
题目会给出自变量和平行截面的函数关系
1.确定如何切分,确定自变量
2.确定函数微分
3.积分
节三 平面曲线的弧长和曲率
节四 旋转曲面的面积
节五 定积分在物理中的某些应用
节六 定积分的近似计算
章九 定积分
节一 定积分概念(p186)
一、问题提出
1.曲边梯形的面积
2.
二、定义
定义1
分割
模
定义2
积分和/黎曼和
定义3(可积的定义)
可积
三、
节二 牛顿-莱布尼茨公式(p190)
定理9.1(牛顿-莱布尼茨公式)
内容
证明
应该不会考,很复杂,高阶看
节三 可积条件(出选指责提的可能性更大,可以整理记忆一下)
选择题可能是“以下哪些条件下函数可积?”这种类型
一、可积的必要条件
定理9.2
内容
可积必有界
证明
假期补看
二、可积的充要条件
定理9.3(可积准则)
上和下和之差无限趋近0,可积
上和,下和,振幅(上确界和下确界的差)
三、可积函数类
定理9.4(连续必可积)
f,[a,b],连续,则可积
注意是闭区间
定理9.5
f,[a,b],连续,有限间断点,则可积
其实无限间断点也是可积的
定理9.6(单调必可积)
闭区间
节四 定积分的性质(p198)
一、定积分的基本性质
性质1
常数可以提到积分号前
如果k是变量,与x无关,也可以提出去
性质2
代数和的积分等于积分的代数和
性质3
f,g都在[a,b]上可积,则f·g在[a,b]上也可积
性质4
定积分的可加性:如果积分区间[a,b]被c分为两个子区间[a,c]与[c,b]则有
性质5
如果在区间[a,b]上,f(x)≥0,则
注意:用的时候要保证上限>下限
二、积分中值定理
定理9.7(积分第一中值定理)
若f(x)在[a,b]上连续,则存在ɛ∈[a,b]使
定理9.8(积分第一中值定理的推广形式)
节五 微积分学基本定理·定积分计算(续)(p205)
一、变限积分与原函数的存在性
变限:上下限是变量。上变:变上限积分。下变:变下限积分。
定理9.9(变上限定积分的连续性)
定理9.10(原函数存在定理)
章八 不定积分
节一 不定积分概念与基本积分公式(p161)
一、原函数和不定积分
原函数
定义1(原函数的定义)
定理8.1
连续则存在原函数
定理8.2
不定积分
定义2(不定积分的定义)
原函数的集合
几何含义
曲线组
二、基本积分表
定理8.3
运用
例1~例6
例6值得注意,分段函数的处理
节二 换元积分法与分部积分法(p166)
一、换元积分法
定理8.4(第一换元积分法)
内容
凑微分法
应用
例1~例5
例5 很巧妙,一时之间不能掌握,要多看几遍
定理8.5(第二换元积分法)
内容
代入换元法:其实就是把x变成g(t),为了
应用
适用题型
带根号的
二、分部积分法
定理8.6(分部积分法)
内容
应用
例12
当dx前只有一个函数时,把dx中的x当作一个单独的函数去代换
例14
分部积分可以用多次,只要是越化越简单
例15
若要求的式子又出现了,符号正确可以求解,符号错误检查符号
技巧:优先级
指数函数,三角函数,幂函数,对数函数,反三角函数
指数函数与三角函数(sinx和cosx)顺序可以调换
节三 有理函数和可化为有理函数的不定积分(p175)
一、有理函数的不定积分
简单的题型(p175后的添加页)
小技巧:假分式先处理成为真分式,后面集中于真分式的处理
1.上常下2次
(1)能因式分解的
(2)不能因式分解的
2.上1次下2次
将dx凑配成和分母相等的形式,向lnx转化
3.上常下3次
拆分用待定系数法
4.上2次下3次
因式分解(为三个式子)→待定系数法or特殊值法(求出ABC)→按总结的法则进行转换
总结法则
5.看似不是有理函数的有理函数
判断:
通常带根号,先用第二换元积分法(注意dx中x也要进行替换),再按有理函数处理
复杂的题型(用课本的结论)
内容
应用
例1
1.高次多项式的因式分解方法
2.对课本结论的运用
3.巨难无比,请在需要高阶提升时反复观看、练习
例2
次题请反复观看、练习后写总结
二、三角函数有理式的不定积分
1.通过换元(用t=tan(x/2)作为基底换)将三角函数有理式变成有理式
2.最后记得回代
例4:技巧:入一留一(某值的平方or偶次方,一半拿进dx一半留在外面
三、某些无理根式的不定积分
1.t=[(ax+b)/(cx+d)]1/n
2.太复杂不容易考
章六 微分中值定理及其应用
节一 拉格朗日定理和函数的单调性
一、罗尔定理与拉格朗日定理
定理6.1(罗尔中值定理)
内容
证明
未细看
应用(证明题)
未细看细做
定理6.2(拉格朗日中值定理)
内容
与罗尔定理前两个条件一样,结论是拉格朗日公式(不记得公式了就去看)
证明
应用
例2
推论
推论一
f可导,f导数恒等于0,f为常量函数
推论二
f和g都可导,f和g导数相等,则f与g只差一个常量
推论三(导数极限定理)
内容
证明
值得一看
应用:适合分段函数的求导
例3
值得一看
证明定理6.3(单调函数的定义)
二、单调函数
定理6.3(单调函数的定义)
定理6.4(严格单调的定义)
严格单调:在(a,b)的任何子区间上,导数不恒等于0(若是在某个子区间上导数恒等于0了,在这段函数就是平的,不再是递增或递减,而严格单调是要函数一直在递增或一直在递减,不过导数可以在某一个点等于0,但仅仅只能使一个点,多一点都不行。
推论
内容:设函数在区间I上可微,若f的导数>0(<0),则f在区间I上严格递增(严格递减)
注:若f在(a,b)上(严格)递增(减),且在点a右连续,则f在[a,b)上也是(严格)递增(减),对右端点b可类似讨论
应用:例5
有小问题,搁置
定理6.5(达布定理或导函数介值定理)
内容
证明
技巧值得一看
推论
设函数f(x)在区间I上满足导数不等于0,那么f(x)在区间I上严格单调
虽然说我真的不明白这推论有什么意义或者用处,和前面讲的也重复了吧?
节二 柯西中值定理和不定式极限
一、柯西中值定理
定理6.6(柯西中值定理)
内容
证明
先构造辅助函数F(x),再用罗尔中值定理证明F(ξ)=0
有技巧性,一是如何构造辅助函数,二是如何想到使用罗尔定理证明,值得一看
几何意义
利用参变量方程解释,还是一个导数等于一个斜率的关系
应用
二、不定式极限
1.0/0型不定式极限
定义
例题
复习必看
2.xxx/无穷型不定式极限
定义
例题
复习必看
3.其他类型不定式极限
类型及其转换方法
例题
复习必看
例14和例15为了赶进度么有搞清楚,但是似乎有些用处,特别是例14,好像有个大盲点
4.运用技巧注意点
节三 泰勒公式(p125)
一、带有佩亚诺型余项的泰勒公式(p125)
1.理解和推导泰勒公式
泰勒公式
定理6.9【f(x)=Tn+o(x-x₀)ⁿ】
初学者不用看 考研的话看一下
几种余项
佩亚诺型余项
拉格朗日余项
麦克劳林公式
泰勒公式的特殊形式:就是x₀取0的时候,泰勒公式的化形
(带有拉格朗日余项)
2.运用
常用麦克劳林公式
公式
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
记忆方法
边推遍背,记住原理
利用泰勒公式求极限
1.适用情况
在等量无穷小替换和直接求导都不可取的时候,可以尝试使用泰勒公式
2.注意事项
①写多项式时,要依据分母次数来确定分子多项式项数。
②代入计算时,只代入某次数以内的项,高于这个次数的项合并于其后的无穷小量,当自变量趋近于某值时,高于某次数的项就可以近似看作前一橡树的无穷小量
③无穷小量不能直接忽略,而要代入计算,最后在求极限的时候再近似等于0就可以
二、带有拉格朗日型余项的泰勒公式(p128)
三、在近似计算上的应用(p130)
实际工作中运用得比较多,但是考试包括考研用到的不多,因为不好计算,不好出题
节四 函数的极值与最大(小)值(p132)
一、极值判别(p132)
定理6.11(极值的第一充分条件)
定理6.12(极值的第二充分条件)
内容
当一阶导数等于0,而二阶导数大于0时,为极小值点。 当一阶导数等于0,而二阶导数小于0时,为极大值点。
证明
运用泰勒公式证明,有小技巧,需要进阶的时候可以看
应用(例题提炼)
定理6.13(极值的第三充分条件)
用的不太多,更多的是用第二条件。而且这三个条件不是万能的,都是充分条件,不是充要条件,注释中的函数就不符合任意一个条件,但是也存在极值点
应用(例题提炼)
二、最大值与最小值(p134)
求最值的通解通法
图片待添加
主要就是练习,掌握熟练
节五 函数的凸性与拐点(p137)
一、凹凸(p137)
定义1(凹凸的定义)(p137)
几何解释
定理6.14
定理6.15
应用
例2
对定理6.14第三条的运用,有技巧性,但是是证明题,可能不太重要
例3
对原始定义的运用、反证法
延森(Jensen)不等式
内容
背记,可以再搜视频看看几何理解和典型例题
证明:例5
不太重要,不考,已跳过,但是想高阶提升可以看(B站搜视频)
应用
例6 不等式的证明
利用指对同构构造函数,变乘除为加减
Jensen不等式的应用
(三次方的)重要不等式的运用
二、拐点(p142)
定义2(拐点的定义)(p142)
定理6.16
定理6.17
注意:
1.二阶导数=0不一定是拐点,要看左右邻域二阶导数正负是否改变
2.二阶导数不存在的点也可能是拐点,如果左右邻域二阶导数正负是否改变
节六 函数图像的讨论
实际运用应该重要,期末考试要考,但是不会出太难,先跳
节七 方程的近似解
image?w=71&md5sum=89b9070d34196ae28e53079308d55e01&sign=415d2b0ca7&rtcs_flag=1&rtcs_ver=3&l=webapp&bucketNum=157&ipr=%7B%22c%22%3A%22word%2Fmedia%2Fimage1.png%22%2C%22dataType%22%3A%22gif%22%2C%22h%22%3A35%2C%22t%22%3A%22img%22%2C%22w%22%3A71%7D
第四章
章四 函数的连续性
节一 连续性概念
一、函数在一点的连续性
定义1
内容:
则称f在x₀处连续
①f在x₀处有定义
②f在x₀处有极限
③极限值=函数值
用增量的表述方式
则称f在x₀处连续
用ε-δ定义表述
若对任意ε,存在δ>0,使|x-x₀|<δ时,有|f(x)-f(x₀)|<ε,则称f在x₀处连续
定义2[左(右)连续]
定理4.1
二、间断点及其分类
定义3(间断点的判断定义)
判断:根据函数连续的定义,在①x₀处有定义②在x₀处有极限③极限值=定义值 三个条件中只要有一个不满足,x₀就是间断点
间断点的分类
第一类(左右极限都存在)
可去间断点
在x₀处有极限: 但无定义 或 在有定义但定义值≠极限值
例子:
跳跃间断点
左右极限都存在但不相等
例子:
第二类(左右极限至少有一个不存在)
震荡间断点
如sin1/x
无穷间断点
如1/x
三、区间上的连续函数
区间上的连续函数 概念
分段连续
任何初等函数在定义区间上都是连续函数
也存在在定义区间上任意点都不连续的函数,如狄利克雷函数
证明(未看)应该有些价值
节二 连续函数的性质
一、连续函数的局部性质
定理4.2(局部有界性)
定理4.3(局部保号性)
定理4.4(四则运算)
定理4.5(复合函数的连续性)
二、闭区间上连续函数的基本性质
定义1(定义最大值和最小值)
定理4.6(最大、最小值定理)
内容:若函数f在 闭区间 [a,b]上连续,则f在[a,b]上有最大值和最小值
证明
引证(有界性定理)
证明
定理4.7(介值性定理)
内容:f在[a,b]上连续,f(a)≠f(b),对任意μ [f(a)<μ<f(b)或f(a)>μ>f(b)],都至少存在x₀使f(x₀)=μ
推论(根的存在定理,定理4.7的等价命题,高数里也叫零点存在性定理)
若f在[a,b]上连续,f(a)•f(b)<0,则至少存在一个x₀使f(x₀)=0
应用(例题方法提炼)
例3
例4
①分类讨论,把复杂的问题分解开,先把容易得到结果的情况摘出去
②在应用介质性定理证明某些问题时,借用辅助函数(由原本要证的函数变化得到)去使用介值性定理间接得到原函数要求的结果,会更容易
三、反函数的连续性
定理4.8
证明(不是特别重要)
四、一致连续性
定义2
内容:f定义在区间I上,若对任意ε>0,存在δ=δ(ε)>0,在I上任取x'和x'',|x'-x''|<δ时,有|f(x')-f(x'')|<ε,则f在I上一致连续
应用(例题提炼)
定义的顺用
例9【证明f(x)在I上 不 一致连续-逆着定义证】
逆定义应表述为:存在ε₀>0,任意δ=δ(ε₀)>0,|x'-x''|<δ,|f(x')-f(x'')|≥ε₀
ε的存在性问题,要找ε。若不知道如何下手,可以直接靠近正确值随意取一个,比如1,再根据取得ε值去找一组g(δ),常用的有δ和δ/2。使|x'-x''|<δ时,|f(x')-f(x'')|≥ε₀。
例10
充分性的证明里
①反证法:直接证明没有思路的时候,可以考虑反证。假设要证内容不成立,推导出和已知条件相悖的结论,得出要证成立
②函数和数列的相互转化:函数要转化成数列(来运用)就是要从函数里"捞"一个数列出来,及取值,取n组自变量和因变量作为n和An;数列转换成函数(来运用)就要证明任意性,类似归结原则。
例11
方法:要证函数不一致连续,取数列,利用例10结论
很不好懂,没有完全理解。为什么宋浩说是开区间0的问题?为什么是闭区间就可以是一致连续了?这样的话一致连续到底是什么意思?代表着什么呢?
定理4.9
内容:f在闭区间[a,b]上连续,则在[a,b]上一致连续
证明:反证法
应用
节三 初等函数的连续性
第三章
章三 函数极限
节一 函数极限的概念
一、x趋向于∞时的极限
定义一
内容:f(x)定义在[a,+∞)上,A为定数,∀ε,∃M(≥a),x>M时,有|f(x)-A|<ε,则limf(x)=A
定义一几何意义
(与 定理3.1 类似)
二、x趋向于x₀时的极限
定义二(函数极限的ε-δ定义)
内容:f(x)在Uᵒ(x;δ')内有定义,A为定数,对任意ε,存在δ使当0<|x-x₀|<δ时,有|f(x)-A|<ε,则limf(x)=A
证明
应用
利用定义验证函数极限的模型
特别注意:δ的值是怎么确定的?在两个不等式之间找关系
例题提炼
三、单侧极限
定义
内容:f在Uᵒ₊(x₀,δ')有定义,A定数,任意ε>0,存在δ(δ<δ'),当x₀<x<x₀+δ时,有|f(x)-A|<ε,lim(x→x₀)f(x)=A或f(x)→A(x→x₀⁺)或f(x₀+0)=lim(x→x₀)f(x)
例7
节二 函数极限的性质
唯一性
局部有界性
局部保号性
局部保不等式性
迫敛性
节三 函数极限的存在条件
定理3.8(归结原则/海涅定理)
柯西准则
节四 两个重要极限
一、limsinx/x=1,x趋近于0
证明(有很多技巧,不记得就去看)
应用
二、lim(1+1/x)ˣ=e,x趋近于无穷(
证明
很巧妙,含有很多技巧,如果不记得了,去看
应用
变型
技巧
如果1/x前有符号,放进分母。然后锁定分母,只根据分母改动指数。利用好四则运算,特别是乘除法。
节五 无穷小量和无穷大量
一、无穷小量
定义
lim(x→x₀)f(x)=0,则称f是x→x₀时的无穷小量
注意:无穷小量必有界
性质
两个(相同类型)的无穷小量的和差积仍是无穷小量
注意:x逼近过程得一致,不能一个是x趋于零时无穷小,另一个x趋于无穷的时候无穷小
无穷小量与有界量的乘积仍是无穷小
这条做题的时候用的很多
二、无穷小量阶的比较
高阶与低阶
同阶无穷小量(第一种很难用,要去找K和L;第二种用的更多,只需要c不等于0)
第一种很难用,要去找K和L;第二种用的更多,只需要c不等于0
等价无穷小量(对于做题极其重要)
定义
x趋近于x₀,limf(x)/g(x)=1,则称f(x)为g(x)的等价无穷小量,记作f(x)~g(x)(x→x₀) 这里x可以为任何值₀
定理3.12 只要记住,两个等价无穷小量在乘除时可以替换
应用
1、常用的等价无穷小量
2、计算时应注意的问题
定理3.12只有乘除用,加减不用
有极限存在项要及时提出来
三、无穷大量
四、曲线的渐近线
定义4
其实就是p(x,y)的x趋近于无穷时,距离d趋近于0,d=|f(x)-(kx+b)|,所以d趋近于零这个意思可以用极限去表示
求渐近线
画图
要把定义的意思表达出来,用极限,x趋近于无穷时,距离趋近于零。即lim(x→∞)d=0。d=|f(x)-(kx+b)|cosα=0
结论:k=limf(x)/x,b=lim[f(x)-kx]