數學基礎第一天

2021-09-27 13:12:00 字數 4504 閱讀 6936

1.導數定義:

導數和微分的概念

[公式] (1)

或者:[公式] (2)

2.左右導數導數的幾何意義和物理意義

函式 [公式] 在[公式] 處的左、右導數分別定義為:

左導數: [公式]

右導數: [公式]

3.函式的可導性與連續性之間的關係

th1: 函式 [公式] 在 [公式] 處可微 [公式] 在 [公式] 處可導

th2: 若函式在點 [公式] 處可導,則 [公式] 在點 [公式] 處連續,反之則不成立。即函式連續不一定可導。

th3: [公式] 存在 [公式]

4.平面曲線的切線和法線

切線方程 : [公式] 法線方程: [公式]

5.四則運算法則

設函式 [公式] 在點 [公式] 可導則

(1) [公式] [公式]

(2) [公式] [公式]

(3) [公式] [公式]

6.基本導數與微分表

(1) [公式] (常數)

[公式], [公式]

(2) [公式] ( [公式] 為實數)

[公式], [公式]

(3) [公式]

[公式], [公式]

特例: [公式], [公式]

(4) [公式]

[公式]

特例: [公式], [公式] ,[公式]

(5) [公式]

[公式] ,[公式], [公式]

(6) [公式]

[公式], [公式]

(7) [公式]

[公式], [公式]

(8) [公式]

[公式], [公式]

(9) [公式]

[公式] ,[公式]

(10) [公式]

[公式], [公式]

(11) [公式]

[公式], [公式]

(12) [公式]

[公式], [公式]

(13) [公式]

[公式] ,[公式]

(14) [公式]

[公式], [公式]

(15) [公式]

[公式] ,[公式]

(16) [公式]

[公式], [公式]

7.復合函式,反函式,隱函式以及引數方程所確定的函式的微分法

(1) 反函式的運算法則: 設 [公式] 在點 [公式] 的某鄰域內單調連續,在點 [公式] 處可導且 [公式] ,則其反函式在點 [公式] 所對應的 [公式] 處可導,並且有 [公式]

(2) 復合函式的運算法則:若 [公式] 在點 [公式] 可導,而 [公式] 在對應點 [公式] ( [公式] )可導,則復合函式 [公式] 在點 [公式] 可導,且 [公式]

(3) 隱函式導數 [公式] 的求法一般有三種方法:

1)方程兩邊對 [公式] 求導,要記住 [公式] 是 [公式] 的函式,則 [公式] 的函式是 [公式] 的復合函式。

例如 [公式] , [公式] , [公式] , [公式] 等均是 [公式] 的復合函式。

對 [公式] 求導應按復合函式連鎖法則做。

2)公式法:由 [公式] 知 [公式] ,其中, [公式] , [公式] 分別表示 [公式] 對 [公式] 和 [公式] 的偏導數

3)利用微分形式不變性

8.常用高階導數公式

(1) [公式]

(2) [公式]

(3) [公式]

(4) [公式]

(5) [公式]

(6)萊布尼茲公式:若 [公式] 均 [公式] 階可導,則

[公式] ,其中 [公式] , [公式]

9.微分中值定理,,泰勒公式

th1:(費馬定理)

若函式[公式] 滿足條件:

(1)函式 [公式] 在 [公式] 的某鄰域內有定義,並且在此鄰域內恒有:

[公式] 或 [公式] ,

(2) [公式] 在 [公式] 處可導,則有 [公式]

th2:(羅爾定理)

設函式 [公式] 滿足條件:

(1)在閉區間 [公式] 上連續;

(2)在 [公式] 內可導;

(3) [公式]

則在 [公式] 內存在乙個 [公式] ,使 [公式]

th3: (拉格朗日中值定理)

設函式 [公式] 滿足條件:

(1)在 [公式] 上連續;

(2)在 [公式] 內可導;

則在 [公式] 內存在乙個 [公式] ,使 [公式]

th4: (柯西中值定理)

設函式 [公式] , [公式] 滿足條件:

(1) 在 [公式] 上連續;

(2) 在 [公式] 內可導且 [公式] , [公式] 均存在,且 [公式]

則在 [公式] 內存在乙個 [公式] ,使 [公式]

10.洛必達法則

法則ⅰ ( [公式] 型)

設函式 [公式] 滿足條件:

[公式] ;

[公式] 在 [公式] 的鄰域內可導,(在 [公式] 處可除外)且 [公式] ;

[公式] 存在(或 [公式] )。

則:[公式] 。

法則 [公式] ( [公式] 型)

設函式 [公式] 滿足條件:

[公式] ;

存在乙個 [公式] ,當 [公式] 時, [公式] 可導,且 [公式] ;

[公式] 存在(或 [公式] )。

則:[公式]

法則ⅱ( [公式] 型)

設函式 [公式] 滿足條件:

[公式] ; [公式] 在 [公式] 的鄰域內可導(在 [公式] 處可除外)且 [公式] ; [公式] 存在(或 [公式] )。

則: [公式] 。同理法則 [公式] ( [公式] 型)仿法則 [公式] 可寫出。

11.泰勒公式

設函式 [公式] 在點 [公式] 處的某鄰域內具有 [公式] 階導數,則對該鄰域內異於 [公式] 的任意點 [公式] ,在 [公式] 與 [公式] 之間至少存在乙個 [公式] ,使得: [公式] [公式]

其中[公式] 稱為 [公式] 在點 [公式] 處的 [公式] 階泰勒餘項。

令 [公式] ,則 [公式] 階泰勒公式: [公式] ……(1)

其中 [公式] , [公式] 在0與 [公式] 之間,(1)式稱為麥克勞林公式。

常用五種函式在 [公式] 處的泰勒公式

(1) [公式]

或 [公式]

(2) [公式]

或 [公式]

(3) [公式]

或 [公式]

(4) [公式]

或 [公式] [公式]

(5) [公式] [公式] [公式]

或 [公式]

12.函式單調性的判斷

th1: 設函式 [公式] 在 [公式] 區間內可導,如果對 [公式] ,都有 [公式] (或 [公式] ),

則函式 [公式] 在 [公式] 內是單調增加的(或單調減少)。

th2: (取極值的必要條件)設函式 [公式] 在 [公式] 處可導,且在 [公式] 處取極值,

則 [公式] 。

th3: (取極值的第一充分條件)設函式 [公式] 在 [公式] 的某一鄰域內可微,且 [公式] (或 [公式] 在 [公式] 處連續,但 [公式] 不存在。)

(1) 若當 [公式] 經過 [公式] 時, [公式] 由「+」變「-」,則 [公式] 為極大值;

(2) 若當 [公式] 經過 [公式] 時, [公式] 由「-」變「+」,則 [公式] 為極小值;

(3) 若 [公式] 經過 [公式] 的兩側不變號,則 [公式] 不是極值。

th4: (取極值的第二充分條件)設 [公式] 在 [公式] 處有 [公式] ,且 [公式] ,則:

當 [公式] 時, [公式] 為極大值;

當 [公式] 時, [公式] 為極小值。

注:如果 [公式] ,此方法失效。

13.漸近線的求法

(1)水平漸近線

若 [公式] ,或 [公式] ,則

[公式] 稱為函式 [公式] 的水平漸近線。

(2)鉛直漸近線

若 [公式] ,或 [公式] ,則

[公式] 稱為 [公式] 的鉛直漸近線。

(3)斜漸近線

若 [公式] ,則

[公式] 稱為 [公式] 的斜漸近線。

14.函式凹凸性的判斷

th1: (凹凸性的判別定理)若在i上 [公式] (或 [公式] ),則 [公式] 在i上是凸的(或凹的)。

th2: (拐點的判別定理1)若在 [公式] 處 [公式] ,(或 [公式] 不存在),當 [公式] 變動經過 [公式] 時, [公式] 變號,則 [公式] 為拐點。

th3: (拐點的判別定理2)設 [公式] 在 [公式] 點的某鄰域內有三階導數,且 [公式] , [公式] ,則 [公式] 為拐點。

15.弧微分

[公式]

16.曲率

曲線 [公式] 在點 [公式] 處的曲率 [公式] 。

對於引數方程 [公式] [公式] 。

17.曲率半徑

曲線在點 [公式] 處的曲率 [公式] 與曲線在點 [公式] 處的曲率半徑 [公式] 有如下關係: [公式] 。

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