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微积分下册主要知识点

微积分下册主要知识点
微积分下册主要知识点

一、第一换元积分法(凑微分法)

C x F C u F du u g dx x x g +=+=='??)]([)()()()]([???.

二、常用凑微分公式

三、第二换元法

C x F C t F dt t t f dx x f +=+='=??)]([)()()]([)(ψ??,

注: 以上几例所使用的均为三角代换, 三角代换的目的是化掉根式, 其一般规律如下:

当被积函数中含有

a) ,22x a - 可令 ;sin t a x = b) ,22a x + 可令 ;tan t a x = c)

,22a x - 可令 .sec t a x =

当有理分式函数中分母的阶较高时, 常采用倒代换t x 1

=.

四、积分表续 4.3分部积分法

x

u x u x u x u x u x u a u e u x u x u b ax u x d x f dx x

x f x d x f dx x

x f x d x f xdx x f x d x f xdx x f x d x f xdx x f x d x f xdx x f da a f a dx a a f de e f dx e e f x d x f dx x

x f x d x f dx x x f a b ax d b ax

f a dx b ax f x

x x

x x x x

x x x arcsin arctan cot tan cos sin ln )

(arcsin )(arcsin 11

)

(arcsin .11)

(arctan )(arctan

11)(arctan .10cot )(cot csc )(cot .9tan )(tan sec )(tan .8cos )(cos sin )(cos .7sin )(sin cos )(sin .6)(ln 1)(.5)()(..4)(ln )(ln 1

)(ln .3)0()()(1)(.2)

0()()(1

)(.1法

积元换一第换元公式

积分类型2

2

2

2

1==========+=-=-=

+-==-=?=?=?=?=?≠=≠++=

+??????

????????????????-μμ

μμμμμ

分部积分公式: ??-=vdu uv udv (3.1)

??'-='vdx u uv dx v u (3.2)

分部积分法实质上就是求两函数乘积的导数(或微分)的逆运算. 一般地, 下列类型的被积函数常考虑应用分部积分法(其中m , n 都是正整数).

.

arctan arccos arcsin )(ln cos sin cos sin 等mx x mx

x mx

x x x e x mx e mx e mx x mx x n n n n mx

n nx nx n n

5.1定积分的概念 5.2定积分的性质

两点补充规定:(a) 当b a =时, ;0)(=?

b

a

dx x f (b) 当b a >时,

?

?

-=a

b

b

a

dx x f dx x f )()(.

性质1 .)()()]()([??

=±b

a

b

a

b

a

dx x g dx x f dx x g x f

性质2 ,)()(?

?=b

a

b

a

dx x f k dx x kf (k 为常数).

性质3

??

?

+

=

b

c

c

a

b

a dx x f dx x f dx x f )()()(.

性质4 .1a b dx dx b

a

b

a

-==??

?

性质5 若在区间],[b a 上有),()(x g x f ≤ 则,)()(??

b

a

b

a

dx x g dx x f ).(b a <

推论1 若在区间],[b a 上,0)(≥x f 则 ,0)(≥?

b

a

dx x f ).(b a <

推论2

).(|)(|)(b a dx

x f dx x f b

a

b

a

<≤

??

性质6 (估值定理)设M 及m 分别是函数)(x f 在区间],[b a 上的最大值及最小值,则

).()()(a b M dx x f a b m b

a

-≤≤

-?

性质7 (定积分中值定理) 如果函数)(x f 在闭区间],[b a 上连续,则在],[b a 上至少存在一个点ξ, 使

).(),)(()(b a a b f dx x f b

a

≤≤-=?

ξξ

5.3微积分的基本公式 一、引例

二、积分上限的函数及其导数:?

=

Φx

a

dt t f x )()(

定理2 若函数)(x f 在区间],[b a 上连续,则函数

?

=

Φx

a

dt t f x )()(

就是)(x f 在],[b a 上的一个原函数.

三、牛顿—莱布尼兹公式

定理3 若函数)(x F 是连续函数)(x f 在区间],[b a 上的一个原函数,则

)()()(a F b F dx x f b

a

-=?

. (3.6)

公式(3.4)称为牛顿—莱布尼茨公式.

5.4定积分的换元法积分法和分部积分法 一、定积分换元积分法

定理1 设函数)(x f 在闭区间],[b a 上连续,函数)(t x ?=满足条件: (1),)(,)(b a ==β?α? 且b t a ≤≤)(?; (2))(t ?在],[βα(或],[αβ)上具有连续导数,则有

??

'=

β

α

??dt t t f dx x f b

a

)()]([)(. (4.1)

公式(4.1)称为定积分的换元公式.

定积分的换元公式与不定积分的换元公式很类似. 但是,在应用定积分的换元公式时应注意以下两点:

(1)用)(t x ?=把变量x 换成新变量t 时, 积分限也要换成相应于新变量t 的积分限,且上限对应于上限,下限对应于下限;

(2) 求出)()]([t t f ??'的一个原函数)(t Φ后,不必象计算不定积分那样再把)(t Φ变换成原变量x 的函数,而只要把新变量t 的上、下限分别代入)(t Φ然后相减就行了. 二、定积分的分部积分法

?

b

a

udv ?-=b

a b a vdu uv ][ 或

?

'b

a

dx v u ?

'-=b

a b a dx u v uv ][

5.5广义积分

一、无穷限的广义积分

)()(|)()(a F F x F dx x f a a

-+∞==∞

++∞

?

)()(|)()(-∞-==∞-∞-?

F b F x F dx x f b b

)()(|)()(-∞-+∞==∞+∞-+∞

-?F F x F dx x f

二、无界函数的广义积分

?

?++→=b

a b

a

dx x f dx x f ε

ε)(lim )(0

.)(lim

)(0??

-+→=ε

εb a

b

a dx x f dx x f

5.6定积分的几何应用

一、微元法

定积分的所有应用问题,一般总可按“分割、求和、取极限”三个步骤把所求的量表示为定积分的形式.

可以抽象出在应用学科中广泛采用的将所求量U (总量)表示为定积分的方法——微元法,这个方法的主要步骤如下:

(1) 由分割写出微元 根据具体问题,选取一个积分变量,例如x 为积分变量,并确定它的变化区间],[b a ,任取],[b a 的一个区间微元],[dx x x +,求出相应于这个区间微元上部分量U ?的近似值,即求出所求总量U 的微元 dx x f dU )(=;

(2) 由微元写出积分 根据dx x f dU )(=写出表示总量U 的定积分

??==b

a

b a

dx x f dU U )(

微元法在几何学、物理学、经济学、社会学等应用领域中具有广泛的应用,本节和下一节主要介绍微元法在几何学与经济学中的应用.

应用微元法解决实际问题时,应注意如下两点:

(1) 所求总量U 关于区间],[b a 应具有可加性,即如果把区间],[b a 分成许多部分区间, 则U 相应地分成许多部分量, 而U 等于所有部分量U ?之和. 这一要求是由定积分概念本身所决定的;

(2) 使用微元法的关键是正确给出部分量U ?的近似表达式dx x f )(,即使得

U dU dx x f ?≈=)(. 在通常情况下,要检验dx x f U )(-?是否为dx 的高阶无穷小并非易

事,因此,在实际应用要注意dx x f dU )(=的合理性. 二、平面图形的面积

(1)直角坐标系下平面图形的面积 (2)极坐标系下平面图形的面积

曲边扇形的面积微元 θθd r dA 2)]([21

=

所求曲边扇形的面积 .)]([2

12

θθ?βαd A ?=

三、旋转体:由一个平面图形绕这平面内一条直线旋转一周而成的立体称为旋转体. 这条直线称为旋转轴.

旋转体的体积微元 ,)]([2

dx x f dV π= 所求旋转体的体积 .)]([2

?

=b

a

dx x f V π

四、平行截面面积为已知的立体的体积:如果一个立体不是旋转体,但却知道该立体上垂直于一定轴的各个截面面积,那么,这个立体的体积也可用定积分来计算.

体积微元 ,)(dx x A dV = 所求立体的体积 .)(?=b

a

dx x A V

5.7积分在经济分析的应用

6.1空间解析几何简介

一、空间直角坐标系

在平面解析几何中,我们建立了平面直角坐标系,并通过平面直角坐标系,把平面上的点与有序数组(即点的坐标),(y x )对应起来. 同样,为了把空间的任一点与有序数组对应起来,我们来建立空间直角坐标系.

过空间一定点O , 作三条相互垂直的数轴, 依次记为x 轴(横轴)、y 轴(纵轴)、z 轴(竖轴),统称为坐标轴. 它们构成一个空间直角坐标系Oxyz (图6-1-1). 空间直角坐标系有右手系和左手系两种. 我们通常采用右手系.

二、空间两点间的距离

.)()()(||21221221221z z y y x x M M -+-+-=

三曲面及其方程

定义1在空间直角坐标系中,如果曲面S 上任一点坐标都满足方程0),,(=z y x F ,而不在曲面S 上的任何点的坐标都不满足该方程,则方程0),,(=z y x F 称为曲面S 的方程, 而曲面S 就称为方程0),,(=z y x F 的图形

空间曲面研究的两个基本问题是:

(1) 已知曲面上的点所满足的几何条件,建立曲面的方程; (2) 已知曲面方程,研究曲面的几何形状. 平面

平面是空间中最简单而且最重要的曲面. 可以证明空间中任一平面都可以用三元一次方程

0=+++D Cz By Ax (1.3)

来表示,反之亦然. 其中A 、B 、C 、D 是不全为零常数. 方程(1.3)称为平面的一般方程.

柱面

定义2 平行于某定直线并沿定曲线C 移动的直线L 所形成的轨迹称为柱面. 这条定曲线C 称为柱面的准线, 动直线L 称为柱面的母线.

二次曲面

在空间直角坐标系中,我们采用一系列平行于坐标面的平面去截割曲面,从而得到平面与曲面一系列的交线(即截痕),通过综合分析这些截痕的形状和性质来认识曲面形状的全貌. 这种研究曲面的方法称为平面截割法,简称为截痕法.

椭球面 122

2222=++c

z b y a x )0,0,0(>>>c b a (1.4)

椭圆抛物面 q y p x z 222

2+

=(同号与q p ) 双曲抛物面 z q

y p x =+-222

2 ( p 与q 同号)

单叶双曲面 122

2222=-+c z b y a x )0,0,0(>>>c b a

双叶双曲面 122

2222-=+-c

z b y a x )0,0,0(>>>c b a

二次锥面 022

2222=-+c

z b y a x )0,0,0(>>>c b a

6.2多元函数的基本概念

一、平面区域的概念:内点、外点、边界点、开集、连通集、区域、闭区域 二、二元函数的概念

定义1 设D 是平面上的一个非空点集,如果对于D 内的任一点),(y x ,按照某种法则f ,都有唯一确定的实数z 与之对应,则称f 是D 上的二元函数,它在),(y x 处的函数值记为),(y x f ,即),(y x f z =,其中x ,y 称为自变量, z 称为因变量. 点集D 称为该函数的定义域,数集}),(),,(|{D y x y x f z z ∈=称为该函数的值域.

类似地,可定义三元及三元以上函数. 当2≥n 时, n 元函数统称为多元函数. 二元函数的几何意义

三、二元函数的极限

定义2 设函数),(y x f z =在点),(000y x P 的某一去心邻域内有定义,如果当点)

,(y x P 无限趋于点),(000y x P 时,函数),(y x f 无限趋于一个常数A ,则称A 为函数),(y x f z =当),(y x ),(00y x →时的极限. 记为

A y x f y y x x =→→),(lim 0

0.

或 A y x f →),( (),(),(00y x y x →) 也记作

A P f P P =→)(lim 0

或 A P f →)( )(0P P →

二元函数的极限与一元函数的极限具有相同的性质和运算法则,在此不再详述. 为了区别于一元函数的极限,我们称二元函数的极限为二重极限.

四、二元函数的连续性

定义3 设二元函数),(y x f z =在点),(00y x 的某一邻域内有定义,如果

),(),(lim 000

0y x f y x f y y x x =→→,

则称),(y x f z =在点),(00y x 处连续. 如果函数),(y x f z =在点),(00y x 处不连续,则称函数),(y x f z =在),(00y x 处间断.

与一元函数类似,二元连续函数经过四则运算和复合运算后仍为二元连续函数. 由x 和

y 的基本初等函数经过有限次的四则运算和复合所构成的可用一个式子表示的二元函数称

为二元初等函数. 一切二元初等函数在其定义区域内是连续的. 这里定义区域是指包含在定义域内的区域或闭区域. 利用这个结论,当要求某个二元初等函数在其定义区域内一点的极限时,只要算出函数在该点的函数值即可.

特别地,在有界闭区域D 上连续的二元函数也有类似于一元连续函数在闭区间上所满足的定理. 下面我们不加证明地列出这些定理.

定理1(最大值和最小值定理) 在有界闭区域D 上的二元连续函数, 在D 上至少取得它的最大值和最小值各一次.

定理2(有界性定理)在有界闭区域D 上的二元连续函数在D 上一定有界. 定理3(介值定理)在有界闭区域D 上的二元连续函数, 若在D 上取得两个不同的函数值, 则它在D 上取得介于这两值之间的任何值至少一次. 6.3偏导数

一、偏导数的定义及其计算法

定义1 设函数),(y x f z =在点),(00y x 的某一邻域内有定义, 当y 固定在0y 而x 在0x 处有增量x ?时, 相应地函数有增量

),,(),(0000y x f y x x f -?+

如果x

y x f y x x f x ?-?+→?)

,(),(lim

00000

存在, 则称此极限为函数),(y x f z =在点),(00y x 处

对x 的偏导数, 记为

).,(,,

000

00

00

0y x f z x

f x

z x y y x x x

y y x x y y x x 或

======????

例如,有

),(00y x f x x

y x f y x x f x ?-?+=→?)

,(),(lim

00000

.

类似地,函数),(y x f z =在点),(00y x 处对y 的偏导数为

y

y x f y y x f y ?-?+→?)

,(),(lim

00000

,

记为

).,(,,000

00

0y x f z y

f

y z y y y x x y y y x x y y x x 或

======????

上述定义表明,在求多元函数对某个自变量的偏导数时, 只需把其余自变量看作常数,然后直接利用一元函数的求导公式及复合函数求导法则来计算之. 二、关于多元函数的偏导数,补充以下几点说明:

(1)对一元函数而言,导数dx

dy

可看作函数的微分dy 与自变量的微分dx 的商. 但偏导数的记号

x

u

??是一个整体. (2)与一元函数类似,对于分段函数在分段点的偏导数要利用偏导数的定义来求.

(3)在一元函数微分学中,我们知道,如果函数在某点存在导数,则它在该点必定连续. 但对多元函数而言,即使函数的各个偏导数存在,也不能保证函数在该点连续.

例如,二元函数

??

???=≠+=)0,0(),(,0)0,0(),(,),(2

2y x y x y

x xy

y x f 在点)0,0(的偏导数为

,00

lim )0,0()0,0(lim

)0,0(00

=?=?-?+=→?→?x

x f x f f x x x .00lim )0,0()0,0(lim

)0,0(00

=?=?-?+=→?→?y y

f y f f x y y 但从上节例5已经知道这函数在点)0,0(处不连续.

三、偏导数的几何意义

设曲面的方程为),(y x f z =,)),(,,(00000y x f y x M 是该曲面上一点,过点0M 作平面

0y y =,截此曲面得一条曲线,其方程为

??

?==0

0),(y y y x f z 则偏导数),(00y x f x 表示上述曲线在点0M 处的切线x T M 0对x 轴正向的斜率(图6-3-1). 同理,偏导数),(00y x f y 就是曲面被平面0x x =所截得的曲线在点0M 处的切线y T M 0对y 轴正向的斜率.

四、偏导数的经济意义

设某产品的需求量),,(y p Q Q = 其中p 为该产品的价格, y 为消费者收入. 记需求量Q 对于价格p 、消费者收入y 的偏改变量分别为

),,(),(y p Q y p p Q Q p -?+=?

和 ).,(),(y p Q y y p Q Q y -?+=? 易见,

p

Q p ??表示Q 对价格p 由p 变到p p ?+的平均变化率. 而

p

Q p Q

p p ??=??→?0lim

表示当价格为p 、消费者收入为y 时, Q 对于p 的变化率. 称

Q

p p Q p

p Q Q E p p p ???-

=??=→?//lim

为需求Q 对价格p 的偏弹性. 同理,

y

Q y ??表示Q 对收入y 由y 变到y y ?+的平均变化率. 而

y

Q y Q

y y ??=??→?0lim

表示当价格p 、消费者收入为y 时, Q 对于y 的变化率. 称 Q

y y Q y

y Q Q E y y y ???-

=??=→?//lim

为需求Q 对收入y 的偏弹性.

五、科布-道格拉斯生产函数

在商业与经济中经常考虑的一个生产模型是科布-道格拉斯生产函数

100,),(1<<>=-a c y cx y x p a a 且,

其中p 是由x 个人力单位和y 个资本单位生产处的产品数量(资本是机器、场地、生产工具和其它用品的成本)。偏导数

y

p

????和x p 分别称为人力的边际生产力和资本的边际生产力。 六、高阶偏导数

设函数),(y x f z =在区域D 内具有偏导数

),,(y x f x z x =?? ),,(y x f y

z y =?? 则在D 内),(y x f x 和),(y x f y 都是x 、y 的函数. 如果这两个函数的偏导数存在,则称它们是函数),(y x f z =的二阶偏导数. 按照对变量求导次序的不同,共有下列四个二阶偏导数:

),,(),,(222y x f y

x z

x z y y x f x z x z x xy xx =???=

??? ??????=??=??? ?????? ),,(),,(222y x f y z y z y y x f x y z y z x yy yx =??=???

? ??????=???=???? ?????? 其中第二、第三两个偏导称为混合偏导数.

类似地,可以定义三阶、四阶、n 以及 阶偏导数. 我们把二阶及二阶以上的偏导数统

称为高阶偏导数.

定理1 如果函数),(y x f z =的两个二阶混合偏导数x y z ???2及y x z

???2在区域D 内连续, 则

在该区域内有y

x z

x y z ???=

???22. 6.4全微分

一、微分的定义

定义1 如果函数),(y x f z =在点),(y x 的全增量

),(),(y x f y y x x f z -?+?+=?

可以表示为

),(ρo y B x A z +?+?=? (4.2)

其中A ,B 不依赖于y x ??,而仅与x , y 有关,,)()(22y x ?+?=

ρ则称函数),(y x f z =在点

),(y x 可微分, y B x A ?+?称为函数),(y x f z =在点),(y x 的全微分, 记为,dz 即

y B x A dz ?+?=. (4.3)

若函数在区域D 内各点处可微分,则称这函数在D 内可微分.

二、函数可微的条件

定理1 (必要条件) 如果函数),(y x f z =在点),(y x 处可微分, 则该函数在点),(y x 的

偏导数

y

z

x z ????,必存在, 且),(y x f z =在点),(y x 处的全微分 y y

z

x x z dz ???+???=

. (4.4) 我们知道,一元函数在某点可导是在该点可微的充分必要条件. 但对于多元函数则不然.

定理1 的结论表明,二元函数的各偏导数存在只是全微分存在的必要条件而不是充分条件. 由此可见,对于多元函数而言,偏导数存在并不一定可微.因为函数的偏导数仅描述了函数在一点处沿坐标轴的变化率,而全微分描述了函数沿各个方向的变化情况. 但如果对偏导数再加些条件,就可以保证函数的可微性. 一般地,我们有:

定理2 (充分条件) 如果函数),(y x f z =的偏导数y

z

x z ????,在点),(y x 连续, 则函数在该点处可微分.

三、微分的计算

习惯上,常将自变量的增量x ?、y ?分别记为dx 、dy ,并分别称为自变量的微分. 这

样,函数),(y x f z =的全微分就表为

.dy y

z

dx x z dz ??+??=

(4.5) 上述关于二元函数全微分的必要条件和充分条件,可以完全类似地推广到三元及三元以上的多元函数中去. 例如,三元函数),,(z y x f u =的全微分可表为

.dz z

u

dy y u dx x u du ??+??+??=

(4.6) 四、全微分在近似计算中的应用

设二元函数),(y x f z =在点),(y x P 的两个偏导数),,(y x f x ),(y x f y 连续, 且

|||,|y x ??都较小时, 则根据全微分定义,有

dz z ≈?

即 .),(),(y y x f x y x f z y x ?+?≈?

由),(),(y x f y y x x f z -?+?+=?,即可得到二元函数的全微分近似计算公式

y y x f x y x f y x f y y x x f y x ?+?+≈?+?+),(),(),(),( (4.7)

6.5复合函数微分法与隐函数微分法

一、多元复合函数微分法

1.复合函数的中间变量为一元函数的情形

设函数),(v u f z =,)(t u u =,)(t v v =构成复合函数)](),([t v t u f z =

.dt

dv v z dt du u z dt dz ??+??= (5.1) 公式(5.1)中的导数

dt

dz

称为全导数. 2、复合函数的中间变量为多元函数的情形

设),,(v u f z =),,(y x u u =),(y x v v =构成复合函数)],,(),,([y x v y x u f z =

,x

v v z x u u z x z ????+????=?? (5.3) ,y

v v z y u u z y z ????+????=?? (5.4) 3、复合函数的中间变量既有一元也有为多元函数的情形

定理3 如果函数),(y x u u =在点),(y x 具有对x 及对y 的偏导数, 函数)(y v v =在点

y 可导,函数),(v u f z =在对应点),(v u 具有连续偏导数, 则复合函数)]

(),,([y v y x u f z =

在对应点),(y x 的两个偏导数存在, 且有

,x

u u z x z ????=?? (5.7) .dy

dv v z y u u z y z ??+????=?? (5.8) 注:这里

x z ??与x f ??是不同的,x z ??是把复合函数],),,([y x y x u f z =中的y 看作不变而对x 的偏导数,

x f ??是把函数),,(y x u f z =中的u 及y 看作不变而对x 的偏导数. y z ??与y

f

??也有类似的区别.

在多元函数的复合求导中,为了简便起见,常采用以下记号:

,),(1u v u f f ??=' ,),(2v v u f f ??='v

u v u f f ???='')

,(212 ,

这里下标1表示对第一个变量u 求偏导数,下标2表示对第二个变量v 求偏导数,同理有

2211

,f f '''' , 等等.

二、全微分形式的不变性

根据复合函数求导的链式法则,可得到重要的全微分形式不变性. 以二元函数为例,设

),(v u f z =, ),(),,(y x v v y x u u ==

是可微函数,则由全微分定义和链式法则,有

dy y z dx x z dz ??+??=

dy y v v z y u u z dx x v v z x u u z ???

? ???????+?????+???

???????+?????= ???

? ????+????+???? ????+????=

dy y v dx x v v z dy y u dx x u u z .dv v

z du u z ??+??=

由此可见,尽管现在的u 、v 是中间变量,但全微分dz 与x 、y 是自变量时的表达式在形式上完全一致. 这个性质称为全微分形式不变性. 适当应用这个性质,会收到很好的效果.

三、 隐函数微分法

在一元微分学中,我们曾引入了隐函数的概念,并介绍了不经过显化而直接由方程

0),(=y x F (5.11)

来求它所确定的隐函数的导数的方法. 这里将进一步从理论上阐明隐函数的存在性,并通过多元复合函数求导的链式法则建立隐函数的求导公式,给出一套所谓的“隐式”求导法.

定理4 设函数),(y x F 在点),(00y x P 的某一邻域内具有连续的偏导数, 且

,0),(00≠y x F y ,0),(00=y x F 则方程0),(=y x F 在点),(00y x P 的某一邻域内恒能唯一确

定一个连续且具有连续导数的函数),(x f y = 它满足),(00x f y = 并有

.y

x F F

dx dy -= (5.12) 定理5 设函数),,(z y x F 在点),,(000z y x P 的某一邻域内有连续的偏导数, 且

,0),,(,0),,(000000≠=z y x F z y x F z

则方程0),,(=z y x F 在点),,(000z y x P 的某一邻域内恒能唯一确定一个连续且具有连续偏导数的函数),(y x f z =, 它满足条件),(000y x f z =,并有

.,z

y z

x F F y z

F F x z -=??-=?? (5.14) 6.6多元函数的极值及求法

一、二元函数极值的概念

定义1 设函数),(y x f z =在点),(00y x 的某一邻域内有定义, 对于该邻域内异于

),(00y x 的任意一点),(y x , 如果

),,(),(00y x f y x f <

则称函数在),(00y x 有极大值;如果

),,(),(00y x f y x f >

则称函数在),(00y x 有极小值; 极大值、极小值统称为极值. 使函数取得极值的点称为极值点.

定理1 (必要条件) 设函数),(y x f z =在点),(00y x 具有偏导数, 且在点),(00y x 处有极值, 则它在该点的偏导数必然为零,即

.0),(,

0),(0000==y x f y x f y x (6.1)

与一元函数的情形类似,对于多元函数,凡是能使一阶偏导数同时为零的点称为函数的

驻点.

定理2 (充分条件) 设函数),(y x f z =在点),(00y x 的某邻域内有直到二阶的连续偏导

数,又,0),(00=y x f x .0),(00=y x f y 令

.),(,),(,

),(000000C y x f B y x f A y x f yy xy xx ===

(1) 当02

>-B AC 时,函数),(y x f 在),(00y x 处有极值, 且当0>A 时有极小值),(00y x f ;0

(2) 当02

<-B AC 时,函数),(y x f 在),(00y x 处没有极值;

(3) 当02=-B AC 时,函数),(y x f 在),(00y x 处可能有极值,也可能没有极值. 根据定理1与定理2,如果函数),(y x f 具有二阶连续偏导数,则求),(y x f z =的极值的一般步骤为:

第一步 解方程组,0),(,0),(==y x f y x f y x 求出),(y x f 的所有驻点;

第二步 求出函数),(y x f 的二阶偏导数,依次确定各驻点处A 、 B 、 C 的值,并根据

2B AC -的符号判定驻点是否为极值点. 最后求出函数),(y x f 在极值点处的极值.

二、二元函数的最大值与最小值

求函数),(y x f 的最大值和最小值的一般步骤为: (1)求函数),(y x f 在D 内所有驻点处的函数值; (2)求),(y x f 在D 的边界上的最大值和最小值;

(3)将前两步得到的所有函数值进行比较,其中最大者即为最大值, 最小者即为最小值. 在通常遇到的实际问题中,如果根据问题的性质,可以判断出函数),(y x f 的最大值(最小值)一定在D 的内部取得,而函数),(y x f 在D 内只有一个驻点,则可以肯定该驻点处的函数值就是函数),(y x f 在D 上的最大值(最小值).

三、条件极值 拉格朗日乘数法

前面所讨论的极值问题,对于函数的自变量一般只要求落在定义域内,并无其它限制条件,这类极值我们称为无条件极值. 但在实际问题中,常会遇到对函数的自变量还有附加条件的的极值问题. 对自变量有附加条件的极值称为条件极值.

拉格朗日乘数法

设二元函数),(y x f 和),(y x ?在区域D 内有一阶连续偏导数,则求),(y x f z =在D 内满足条件0),(=y x ?的极值问题,可以转化为求拉格朗日函数

),(),(),,(y x y x f y x L λ?λ+=

(其中λ为某一常数)的无条件极值问题.

于是,求函数),(y x f z =在条件0),(=y x ?的极值的拉格朗日乘数法的基本步骤为: (1) 构造拉格朗日函数

),(),(),,(y x y x f y x L λ?λ+=

其中λ为某一常数;

(2) 由方程组

?

??

??===+==+=0

),(,0),(),(,0),(),(y x L y x y x f L y x y x f L y y y x x x ?λ?λ?λ 解出λ,,y x , 其中x , y 就是所求条件极值的可能的极值点.

注:拉格朗日乘数法只给出函数取极值的必要条件, 因此按照这种方法求出来的点是否为极值点, 还需要加以讨论. 不过在实际问题中, 往往可以根据问题本身的性质来判定所求的点是不是极值点.

拉格朗日乘数法可推广到自变量多于两个而条件多于一个的情形:

四、数学建模举例 6.7 二重积分的概念与性质 一、二重积分的概念

定义1 设),(y x f 是有界闭区域D 上的有界函数. 将闭区域D 任意分成n 个小闭区域

,,,,21n σσσ??? 其中i σ?表示第i 个小闭区域,也表示它的面积,在每个i σ?上任取

一点),(i i ηξ, 作乘积

),,2,1(,),(n i f i i i =?σηξ

并作和

,),(1

∑=?n

i i

i

i

f σηξ

如果当各小闭区域的直径中的最大值λ趋近于零时, 这和式的极限存在, 则称此极限为函数

),(y x f 在闭区域D 上的二重积分, 记为,),(??D

d y x f σ 即

??D

d y x f σ

),(∑=→?=n

i i i i f 1

),(lim σηξλ (7.2)

其中),(y x f 称为被积函数,σd y x f ),(称为被积表达式, σd 称为面积微元, x 和y 称为积

分变量,D 称为积分区域, 并称

∑=?n

i i

i

i

f 1

),(σ

ηξ为积分和.

对二重积分定义的说明: (1) 如果二重积分

??D

d y x f σ),(存在,则称函数),(y x f 在区域D 上是可积的. 可以证

明,如果函数),(y x f 区域D 上连续,则),(y x f 在区域D 上是可积的. 今后,我们总假定被积函数),(y x f 在积分区域D 上是连续的;

(2) 根据定义,如果函数),(y x f 在区域D 上可积,则二重积分的值与对积分区域的分割方法无关,因此,在直角坐标系中,常用平行于x 轴和y 轴的两组直线来分割积分区域D ,则除了包含边界点的一些小闭区域外,其余的小闭区域都是矩形闭区域.设矩形闭区域i σ?的边长为i x ?和j y ?,于是j i i y x ??=?σ. 故在直角坐标系中,面积微元σd 可记为dxdy . 即dxdy d =σ. 进而把二重积分记为

??D

dxdy y x f ),(,这里我们把dxdy 称为直角坐标系下的面积微元.

二、二重积分的性质

类似于一元函数的定积分,二重积分也有与定积分类似性质,且其证明也与定积分性质的证明类似.

6.8在直角坐标系下二重积分的计算 一、区域分类

-X 型区域:)}()(,|),{(21x y x b x a y x ??≤≤≤≤. 其中函数)(),(21x x ??在区间

],[b a 上连续. 这种区域的特点是:穿过区域且平行于y 轴的直线与区域的边界相交不多于

两个交点.

-Y 型区域:)}()(,|),{(21y x y d y c y x ψψ≤≤≤≤. 其中函数)(),(21x x ψψ在区间

],[d c 上连续. 这种区域的特点是:穿过区域且平行于x 轴的直线与区域的边界相交不多于

两个交点.

二、二重积分的计算

假定积分区域D 为如下-X 型区域:

)}()(,|),{(21x y x b x a y x ??≤≤≤≤.

则有

????=)

()

(21),(),(x x b

a

D

dy y x f dx dxdy y x f ??

(8.2)

类似地,如果积分区域D 为-Y 型区域:

)}()(,|),{(21y x y d y c y x ψψ≤≤≤≤.

则有

.),(),()

()

(21?

???

=y y d

c

D

dx y x f dy dxdy y x f ψψ (8.3)

特别地,当区域D 为矩形区域},|),{(d y c b x a y x ≤≤≤≤时,有

???

???==b

a

d c

d

c

b a

D

dx y x f dy dy y x f dx dxdy y x f ),(),(),(

三、交换二次积分次序的步骤

一般地,交换给定二次积分的积分次序的步骤为:

(1) 对于给定的二重积分

,),()

()

(21??x x b

a

dy y x f dx ??

先根据其积分限

),()(,21x y x b x a ??≤≤≤≤

画出积分区域D (图6-8-14)

(2)根据积分区域的形状,按新的次序确定积分区域D 的积分限

),()(,21y x y d y c ψψ≤≤≤≤

(3) 写出结果

.),(),()

()

()

()

(2121?

???=y y d

c

x x b

a

dx y x f dy dy y x f dx ψψ??

四、利用对称性和奇偶性化简二重积分的计算

利用被积函数的奇偶性及积分区域D 的对称性,常会大大化简二重积分的计算. 在例5中我们就应用了对称性来解决所给的问题. 如同在处理关于原点对称的区间上的奇(偶)函数的定积分一样,在利用这一方法时,要同时兼顾到被积函数),(y x f 的奇偶性和积分区域D 的对称性两方面. 为应用方便,我们总结如下:

1. 如果积分区域D 关于y 轴对称,则

(1) 当),(),(y x f y x f -=-)),((D y x ∈时,有

0),(=??D

dxdy y x f .

(2) 当),(),(y x f y x f =-)),((D y x ∈时,有

????=1

),(2),(D D

dxdy y x f dxdy y x f

其中}.0,),(|),{(1≥∈=x D y x y x D

2.如果积分区域D 关于x 轴对称,则 (1) 当),(),(y x f y x f -=-)),((D y x ∈时,有

0),(=??D

dxdy y x f .

(2) 当),(),(y x f y x f =-)),((D y x ∈时,有

????=2

),(2),(D D

dxdy y x f dxdy y x f

其中}.0,),(|),{(2≥∈=y D y x y x D 6.9在极坐标系下二重积分的计算

微积分知识点小结

第一章 函数 一、本章提要 基本概念 函数,定义域,单调性,奇偶性,有界性,周期性,分段函数,反函数,复合函数,基本初等函数,初等函数 第二章 极限与连续 一、本章提要 1.基本概念 函数的极限,左极限,右极限,数列的极限,无穷小量,无穷大量,等价无穷小,在一点连续,连续函数,间断点,第一类间断点(可去间断点,跳跃间断点),第二类间断点. 2.基本公式 (1) 1sin lim 0=→口 口口, (2) e )11(lim 0=+→口口口 (口代表同一变量). 3.基本方法 ⑴ 利用函数的连续性求极限; ⑵ 利用四则运算法则求极限; ⑶ 利用两个重要极限求极限; ⑷ 利用无穷小替换定理求极限; ⑸ 利用分子、分母消去共同的非零公因子求0 0形式的极限; ⑹ 利用分子,分母同除以自变量的最高次幂求 ∞∞形式的极限; ⑺ 利用连续函数的函数符号与极限符号可交换次序的特性求极限; ⑻ 利用“无穷小与有界函数之积仍为无穷小量”求极限. 4.定理 左右极限与极限的关系,单调有界原理,夹逼准则,极限的惟一性,极限的保号性,极限的四则运算法则,极限与无穷小的关系,无穷小的运算性质,无穷小的替换定理,无穷小与无穷大的关系,初等函数的连续性,闭区间上连续函数的性质. 第三章 导数与微分 一、本章提要

瞬时速度,切线,导数,变化率,加速度,高阶导数,线性主部,微分. 2.基本公式 基本导数表,求导法则,微分公式,微分法则,微分近似公式. 3.基本方法 ⑴利用导数定义求导数; ⑵利用导数公式与求导法则求导数; ⑶利用复合函数求导法则求导数; ⑷隐含数微分法; ⑸参数方程微分法; ⑹对数求导法; ⑺利用微分运算法则求微分或导数. 第四章微分学的应用 一、本章提要 1. 基本概念 未定型,极值点,驻点,尖点,可能极值点,极值,最值,曲率,上凹,下凹,拐点,渐近线,水平渐近线,铅直渐近线. 2.基本方法 ⑴用洛必达法则求未定型的极限; ⑵函数单调性的判定; ⑶单调区间的求法; ⑷可能极值点的求法与极大值(或极小值)的求法; ⑸连续函数在闭区间上的最大值及最小值的求法; ⑹求实际问题的最大(或最小)值的方法; ⑺曲线的凹向及拐点的求法; ⑻曲线的渐近线的求法; ⑼一元函数图像的描绘方法. 3. 定理 柯西中值定理,拉格朗日中值定理,罗尔中值定理, 洛必达法则,函数单调性的判定定理,极值的必要条件,极值的第一充分条件,极值的第二充分条件,曲线凹向的判别法则. 第五章不定积分 一、本章提要 1. 基本概念 原函数,不定积分.

多元函数微分学知识点梳理

第九章 多元函数微分学 内容复习 一、基本概念 1、知道:多元函数的一些基本概念(n 维空间,n 元函数,二重极限,连续等);理解:偏导数;全微分. 2、重要定理 (1)二元函数中,可导、连续、可微三者的关系 偏导数连续?可微???函数偏导数存在 ?连续 (2)(二元函数)极值的必要、充分条件 二、基本计算 (一) 偏导数的计算 1、 偏导数值的计算(计算),(00y x f x ') (1)先代后求法 ),(00y x f x '=0),(0x x y x f dx d = (2)先求后代法(),(00y x f x '=00),(y y x x x y x f ==') (3)定义法(),(00y x f x '=x y x f y x x f x ?-?+→?),(),(lim 00000)(分段函数在分段点处的偏导数) 2、偏导函数的计算(计算(,)x f x y ') (1) 简单的多元初等函数——将其他自变量固定,转化为一元函数求导 (2) 复杂的多元初等函数——多元复合函数求导的链式法则(画树形图,写求导公式) (3) 隐函数求导 求方程0),,(=z y x F 确定的隐函数),(y x f z =的一阶导数,z z x y ???? ,,,(),,y x z z F F z z x y z x F y F x y x y z ''???=-=-?''????? 公式法:(地位平等)直接法:方程两边同时对或求导(地位不平等) 注:若求隐函数的二阶导数,在一阶导数的基础上,用直接法求。 3、高阶导数的计算 注意记号表示,以及求导顺序 (二) 全微分的计算 1、 叠加原理

大学微积分知识点总结

【第五部分】不定积分 1.书本知识(包含一些补充知识) (1)原函数:F ’(x )=f (x ),x ∈I ,则称F (x )是f (x )的一个“原函数”。 (2)若F (x )是f (x )在区间上的一个原函数,则f (x )在区间上的全体函数为F (x )+c (其中c 为常数) (3)基本积分表 c x dx x +?+?=?+???11 1 (α≠1,α为常数) (4)零函数的所有原函数都是c (5)C 代表所有的常数函数 (6)运算法则 []??????±?=?±??=??dx x g dx x f dx x g x f dx x f a dx x f a )()()()()()(②① (7 )[][]c x F dx x x f +=??)()(')(???复合函数的积分: c b x F dx b x f c b ax F a b ax d b ax f a dx b ax f ++=?+++?=+?+?=?+???)()()(1)()(1)(一般地, (9)连续函数一定有原函数,但是有原函数的函数不一定连续,没有原函数的函数一定不连续。 (10)不定积分的计算方法 数乘运算 加减运算 线性运算 (8)

①凑微分法(第一换元法),利用复合函数的求导法则 ②变量代换法(第二换元法),利用一阶微分形式不变性 ③分部积分法: 【解释:一阶微分形式不变性】 释义:函数 对应:y=f(u) 说明: (11)分段函数的积分 例题说明:{}dx x? ?2,1 max (12)在做不定积分问题时,若遇到求三角函数奇次方的积分,最好的方法是将其中的一 (16)隐函数求不定积分 例题说明: (17)三角有理函数积分的万能变换公式 (18)某些无理函数的不定积分 ②欧拉变换 (19)其他形式的不定积分

微积分下册知识点

微积分(下)知识点 第 1 页 共 18 页 微积分下册知识点 第一章 空间解析几何与向量代数 (一) 向量及其线性运算 1、 向量,向量相等,单位向量,零向量,向量平行、共线、 共面; 2、 线性运算:加减法、数乘; 3、 空间直角坐标系:坐标轴、坐标面、卦限,向量的坐标分解式; 4、 利用坐标做向量的运算:设),,(z y x a a a a = , ),,(z y x b b b b = , 则 ),,(z z y y x x b a b a b a b a ±±±=± , ),,(z y x a a a a λλλλ= ; 5、 向量的模、方向角、投影: 1) 向量的模: 222z y x r ++= ; 2) 两 点 间 的 距 离公式: 212212212)()()(z z y y x x B A -+-+-= 3) 方向角:非零向量与三个坐标轴的正向的夹角γβα,, 4) 方向余弦:r z r y r x ===γβαcos ,cos ,cos 1cos cos cos 222=++γβα 5) 投影:?cos Pr a a j u =,其中?为向量a 与u 的夹角。 (二) 数量积,向量积 1、 数量积:θcos b a b a =? 1)2a a a =? 2)?⊥b a 0=?b a z z y y x x b a b a b a b a ++=? 2、 向量积:b a c ?=

微积分(下)知识点 第 1 页 共 18 页 大小:θsin b a ,方向:c b a ,,符合右手规则 1)0 =?a a 2)b a //?0 =?b a z y x z y x b b b a a a k j i b a =? 运算律:反交换律 b a a b ?-=? (三) 曲面及其方程 1、 曲面方程的概念:0),,(:=z y x f S 2、 旋转曲面: yoz 面上曲线0),(:=z y f C , 绕y 轴旋转一周: 0),(2 2=+±z x y f 绕 z 轴旋转一周: 0),(22=+±z y x f 3、 柱面: ),(=y x F 表示母线平行于 z 轴,准线为 ?????==0 ),(z y x F 的柱面 4、 二次曲面(不考) 1) 椭圆锥面:2 2 222z b y a x =+ 2) 椭球面:122 222 2=++c z b y a x 旋转椭球面:122 222 2=++c z a y a x 3) 单叶双曲面:122 222 2=-+c z b y a x 4) 双叶双曲面:122 22 2 2 =--c z b y a x

大一上微积分知识点重点(供参考)

大一(上) 微积分 知识点 第一章 函数 一、A ?B=?,则A 、B 是分离的。 二、设有集合A 、B ,属于A 而不属于B 的所有元素构成的集合,称为A 与B 的差。 A-B={x|x ∈A 且x ?B}(属于前者,不属于后者) 三、集合运算律:①交换律、结合律、分配律与数的这三定律一致; ②摩根律:交的补等于补的并。 四、笛卡尔乘积:设有集合A 和B ,对?x ∈A,?y ∈B ,所有二元有序数组(x,,y )构成的集合。 五、相同函数的要求:①定义域相同②对应法则相同 六、求反函数:反解互换 七、关于函数的奇偶性,要注意: 1、函数的奇偶性是就函数的定义域关于原点对称时而言的,若函数的定义域关于原点不对称,则函数无奇偶性可言,那么函数既不是奇函数也不是偶函数; 2、判断函数的奇偶性一般是用函数奇偶性的定义:若对所有的)(f D x ∈,)()(x f x f =-成立,则)(x f 为偶函数;若对所有的)(f D x ∈,)()(x f x f -=-成立,则)(x f 为奇函数;若)()(x f x f =-或)()(x f x f -=-不能对所有的)(f D x ∈成立,则)(x f 既不是奇函数也不是偶函数; 3、奇偶函数的运算性质:两偶函数之和是偶函数;两奇函数之和是奇函数;一奇一偶函数之和是非奇非偶函数(两函数均不恒等于零);两奇(或两偶)函数之积是偶函数;一奇一偶函数之积是奇函数。 第二章 极限与连续 一、一个数列有极限,就称这个数列是收敛的,否则就称它是发散的。 二、极限存在定理:左、右极限都存在,且相等。 三、无穷小量的几个性质: 1、limf(x)=0,则 2、若limf(x)=)(lim x g =0,则0)()(lim =+x g x f 3、若limf(x)=)(lim x g =0,则lim )(x f ·)(x g 0= 4、若g(x)有界(|g(x)|<M ),且limf(x)=0,则limf(x)·g(x )=0 四、无穷小量与无穷大量的关系: ①若 y 是无穷大量,则y 1是无穷小量; ②若y (y ≠0)是无穷小量,则y 1是无穷大量。

一元微积分多元微积分高等数学复习提纲(同济大学版)

(1) 1,补集的记号 2,什么是笛卡尔乘积 3,什么是邻域,记号,中心,半径 4,去心邻域,记号,左邻域,右邻域 5,两个闭区间的直积 6,映射的概念,原像,满射,单射,一一映射7,泛函,变换,函数 8,逆映射,复合映射 9,多值函数,单值分支 10,绝对值,符号函数,取整函数,最值函数11,上界、下界,有界,无界的定义 12,奇偶性、周期性 13,初等函数,基本初等函数 (2) 1,数列极限的定义,用符号语言 2,收敛数列的四个性质 3 (3) 1,函数在某点的极限定义,符号语言 2,函数在无穷大处的极限,符号语言 3,函数极限的性质 (4) 1,无穷小的定义 2,函数极限的充分必要条件,用无穷小表示3,无穷大 4,无穷大和无穷小的定义 (5) 1,有限个无穷小的和 2,有界函数与无穷小的乘积 3,极限的四则运算 4,函数y1始终大于y2,那么极限的关系是 (6) 1,极限存在的夹逼准则 2,单调有界的数列是否存在极限 3,(1+1/x)^x的极限 4,柯西审敛准则

1,什么是高阶无穷小,低阶无穷小,同阶无穷小,k阶无穷小,等价无穷小 2,等价无穷小的充要条件 3,两组等价无穷小之间的比例关系 (8) 1,函数连续性的定义,左连续,右连续 2,什么是连续函数 3,间断点的三种情况 4,第一类间断点,第二类间断点,可去间断点,条约间断点,无穷间断点,振荡间断点 (9) 1,连续函数的四则运算后的连续性 2,反函数和复合函数的连续性 3,初等函数的连续性 (10) 1,有界性与最大最小值定理 2,零点定理 3,介值定理和推论 第二章 (1) 1,导数的定义 2,函数在一点可导的充要条件,用等式表示 3,可导和连续的关系 (2) 1,函数的和差积商如何求导 2,tanx、secx的导数,cscx和cotx 3,反函数的求导法则是什么 4,arcsinx的导数,arccos的导数,arctanx, areccotx的导数 5,复合函数求导法则 (3) 1,二阶导数的微分表示法 2,莱布尼兹公式 3,a^x\sinkx\coskx\x^a\lnx\1/x\的n阶导 4,隐函数的求导 5,对数求导法的应用 6,参数所表示的函数怎样求导 7,什么是相关变化率

大学全册高等数学知识点(全)

大学高等数学知识点整理 公式,用法合集 极限与连续 一. 数列函数: 1. 类型: (1)数列: *()n a f n =; *1()n n a f a += (2)初等函数: (3)分段函数: *0102()(),()x x f x F x x x f x ≤?=?>?; *0 ()(), x x f x F x x x a ≠?=?=?;* (4)复合(含f )函数: (),()y f u u x ?== (5)隐式(方程): (,)0F x y = (6)参式(数一,二): () ()x x t y y t =??=? (7)变限积分函数: ()(,)x a F x f x t dt = ? (8)级数和函数(数一,三): 0 (),n n n S x a x x ∞ ==∈Ω∑ 2. 特征(几何): (1)单调性与有界性(判别); (()f x 单调000,()(()())x x x f x f x ??--定号) (2)奇偶性与周期性(应用). 3. 反函数与直接函数: 1 1()()()y f x x f y y f x --=?=?= 二. 极限性质: 1. 类型: *lim n n a →∞; *lim ()x f x →∞ (含x →±∞); *0 lim ()x x f x →(含0x x ± →) 2. 无穷小与无穷大(注: 无穷量): 3. 未定型: 000,,1,,0,0,0∞ ∞∞-∞?∞∞∞ 4. 性质: *有界性, *保号性, *归并性 三. 常用结论: 11n n →, 1(0)1n a a >→, 1()max(,,)n n n n a b c a b c ++→, ()00! n a a n >→

微积分下册主要知识点

微积分下册主要知识点

4.1不定积分 *基本积分表 *基本积分法:利用基本积分表。 4.2换元积分法 一、第一换元积分法(凑微分法) C x F C u F du u g dx x x g +=+=='??)]([)()()()]([???. 二、常用凑微分公式 三、第二换元法 x u x u x u x u x u x u a u e u x u x u b ax u x d x f dx x x f x d x f dx x x f x d x f xdx x f x d x f xdx x f x d x f xdx x f x d x f xdx x f da a f a dx a a f de e f dx e e f x d x f dx x x f x d x f dx x x f a b ax d b ax f a dx b ax f x x x x x x x x x x arcsin arctan cot tan cos sin ln ) (arcsin )(arcsin 11 )(arcsin .11) (arctan )(arctan 11 )(arctan .10cot )(cot csc )(cot .9tan )(tan sec )(tan .8cos )(cos sin )(cos .7sin )(sin cos )(sin .6)(ln 1)(.5)()(..4) (ln )(ln 1 )(ln .3) 0()()(1 )(.2)0()()(1 )(.12 2 221==========+=-=-=+-==-=?=?=?=?=?≠=≠++= +??????????????????????-μμμμμμμ 法 分 积元换 一第换元公式积分类型

微积分——多元函数及二重积分知识点(教学内容)

教育类别+ 241 第四章 矢量代数与空间解析几何 微积分二大纲要求 了解 两个向量垂直、平行的条件,曲面方程和空间曲线方程的概念,常用二次曲面的方程及其图 形,空间曲线的参数方程和一般方程.空间曲线在坐标平面上的投影. 会 求平面与平面、平面与直线、 直线与直线之间的夹角,利用平面、直线的相互絭(平行、 垂直、相交等)解决有关问题,点到直线以及点到平面的距离,求简单的柱面和旋转曲面的方程,求空间曲线在坐标平面上的投影方程. 理解 空间直角坐标系,向量的概念及其表示,单位向量、方向数与方向余弦、向量的坐标表达式 掌握 向量的运算(线性运算、数量积、向量积、混合积),用坐标表达式进行向量运算的方法, 平面方程和直线方程及其求法. 第一节 矢量代数 一、内容精要 (一) 基本概念 1.矢量的概念 定义4.1 一个既有大小又有方向的量称为矢量,长度为0的矢量称为零矢量,用0表示,方向可任意确定。长度为1的矢量称为单位矢量。 定义4.2两个矢量a 与b ,若它们的方向一致,大小相等,则称这两个矢量相等,记作b a . 换句话说一个矢量可按照我们的意愿把它平移到任何一个地方(因为既没有改变大小,也没改 变方向),这种矢称为自由矢量,这样在解问题时将更加灵活与方便。 k a j a i a a 3211( 称为按照k j i ,,的坐标分解式,},,{321a a a a 称为坐标式。 .||2 32221a a a a 若,0 a 记| |0a a a 。知0a 是单位矢量且与a 的方向一致,且0||a a a 。 因此,告诉我们求矢量a 的一种方法,即只要求出a 的大小||a 和与a 方向一致的单位矢量0 a ,则 .||0a a a 若},{321a a a a ,知 },cos ,cos ,{cos }, , { 2 3 2 22 13 2 3 2 22 12 2 3 2 22 11 0 a a a a a a a a a a a a a 其中 ..是a 分别与Ox 轴,Oy 轴,Oz 轴正向的夹角,而 ,cos ,cos ,cos 2 3 2 22 13 2 3 2 22 12 3 3 22211 a a a a a a a a a a a a 且.1cos cos cos 2 2 2 2.矢量间的运算 设}.,,{},,,{},,,{321321321c c c c b b b b a a a a

微积分上重要知识点总结

1、常用无穷小量替换 2、关于邻域:邻域的定义、表示(区间表示、数轴表示、简单表示);左右邻域、空心邻域、有 界集。 3、初等函数:正割函数sec就是余弦函数cos的倒数;余割函数就是正弦函数的倒数;反三角 函数:定义域、值域 4、收敛与发散、常数A为数列的极限的定义、函数极限的定义及表示方法、函数极限的几 何意义、左右极限、极限为A的充要条件、极限的证明。 5、无穷小量与无穷大量:无穷小量的定义、运算性质、定理(无穷小量与极限的替换)、比较、 高阶无穷小与同阶无穷小的表示、等价无穷小、无穷大量于无穷小量的关系。 6、极限的性质:局部有界性、唯一性、局部保号性、不等式性质(保序性)。 7、极限的四则运算法则。 8、夹逼定理(适当放缩)、单调有界定理(单调有界数列必有极限)。 9、两个重要极限及其变形 10、等价无穷小量替换定理 11、函数的连续性:定义(增量定义法、极限定义法)、左右连续 12、函数的间断点:第一类间断点与第二类间断点,左、右极限都存在的就是第一类间断 点,第一类间断点有跳跃间断点与可去间断点。左右极限至少有一个不存在的间断点就是第二类间断点。 13、连续函数的四则运算 14、反函数、复合函数、初等函数的连续性 15、闭区间上连续函数的性质:最值定理、有界性定理、零值定理、介值定理。 16、导数的定义、左右导数、单侧导数、左右导数的表示、可导则连续。 17、求导法则与求导公式:函数线性组合的求导法则、函数积与商的求导法则、反函数 的求导法则、复合函数求导法则、对数求导法、基本导数公式 18、隐函数的导数。 19、高阶导数的求法及表示。 20、微分的定义及几何意义、可微的充要条件就是可导。 21、A微分的基本公式与运算法则dy=f’(x0)Δx、

微积分(下册)主要知识点汇总

4.1不定积分 *基本积分表 *基本积分法:利用基本积分表。 4.2换元积分法 一、第一换元积分法(凑微分法) C x F C u F du u g dx x x g +=+=='??)]([)()()()]([???. 二、常用凑微分公式 三、第二换元法 C x F C t F dt t t f dx x f +=+='=??)]([)()()]([)(ψ??, 注: 以上几例所使用的均为三角代换, 三角代换的目的是化掉根式, 其一般规律如下: 当被积函数中含有 a) ,22x a - 可令 ;sin t a x = b) ,22a x + 可令 ;tan t a x = c) ,22a x - 可令 .sec t a x = x u x u x u x u x u x u a u e u x u x u b ax u x d x f dx x x f x d x f dx x x f x d x f xdx x f x d x f xdx x f x d x f xdx x f x d x f xdx x f da a f a dx a a f de e f dx e e f x d x f dx x x f x d x f dx x x f a b ax d b ax f a dx b ax f x x x x x x x x x x arcsin arctan cot tan cos sin ln ) (arcsin )(arcsin 11 )(arcsin .11)(arctan )(arctan 11 ) (arctan .10cot )(cot csc )(cot .9tan )(tan sec )(tan .8cos )(cos sin )(cos .7sin )(sin cos )(sin .6)(ln 1)(.5)()(..4) (ln )(ln 1 )(ln .3) 0()()(1 )(.2) 0()()(1 )(.12 2221==========+=-=-=+-==-=?=?=?=?=?≠=≠++=+??????????????????????-μμμμμμμ 法 分 积元换 一第换元公式积分类型

专升本高等数学知识点汇总情况

专升本高等数学知识点汇总 常用知识点: 一、常见函数的定义域总结如下: (1) c bx ax y b kx y ++=+=2 一般形式的定义域:x ∈R (2)x k y = 分式形式的定义域:x ≠0 (3)x y = 根式的形式定义域:x ≥0 (4)x y a log = 对数形式的定义域:x >0 二、函数的性质 1、函数的单调性 当21x x <时,恒有)()(21x f x f <,)(x f 在21x x ,所在的区间上是增加的。 当21x x <时,恒有)()(21x f x f >,)(x f 在21x x ,所在的区间上是减少的。 2、 函数的奇偶性 定义:设函数)(x f y =的定义区间D 关于坐标原点对称(即若D x ∈,则有D x ∈-) (1) 偶函数)(x f ——D x ∈?,恒有)()(x f x f =-。 (2) 奇函数)(x f ——D x ∈?,恒有)()(x f x f -=-。 三、基本初等函数 1、常数函数:c y =,定义域是),(+∞-∞,图形是一条平行于x 轴的直线。 2、幂函数:u x y =, (u 是常数)。它的定义域随着u 的不同而不同。图形过原点。 3、指数函数

定义: x a x f y ==)(, (a 是常数且0>a ,1≠a ).图形过(0,1)点。 4、对数函数 定义: x x f y a log )(==, (a 是常数且0>a ,1≠a )。图形过(1,0)点。 5、三角函数 (1) 正弦函数: x y sin = π2=T , ),()(+∞-∞=f D , ]1,1[)(-=D f 。 (2) 余弦函数: x y cos =. π2=T , ),()(+∞-∞=f D , ]1,1[)(-=D f 。 (3) 正切函数: x y tan =. π=T , },2 )12(,|{)(Z R ∈+≠∈=k k x x x f D π , ),()(+∞-∞=D f . (4) 余切函数: x y cot =. π=T , },,|{)(Z R ∈≠∈=k k x x x f D π, ),()(+∞-∞=D f . 5、反三角函数 (1) 反正弦函数: x y sin arc =,]1,1[)(-=f D ,]2 ,2[)(π π- =D f 。 (2) 反余弦函数: x y arccos =,]1,1[)(-=f D ,],0[)(π=D f 。 (3) 反正切函数: x y arctan =,),()(+∞-∞=f D ,)2 ,2()(π π- =D f 。 (4) 反余切函数: x y arccot =,),()(+∞-∞=f D ,),0()(π=D f 。 极限 一、求极限的方法 1、代入法 代入法主要是利用了“初等函数在某点的极限,等于该点的函数值。”因此遇到大部分简单题目的时候,可以直接代入进行极限的求解。 2、传统求极限的方法 (1)利用极限的四则运算法则求极限。 (2)利用等价无穷小量代换求极限。 (3)利用两个重要极限求极限。 (4)利用罗比达法则就极限。

微积分(下册)主要知识点汇总

一、第一换元积分法(凑微分法) C x F C u F du u g dx x x g +=+=='??)]([)()()()]([???. 二、常用凑微分公式 三、第二换元法 C x F C t F dt t t f dx x f +=+='=??)]([)()()]([)(ψ??, 注: 以上几例所使用的均为三角代换, 三角代换的目的是化掉根式, 其一般规律如下: 当被积函数中含有 a) ,22x a - 可令 ;sin t a x = b) ,22a x + 可令 ;tan t a x = c) ,22a x - 可令 .sec t a x = 当有理分式函数中分母的阶较高时, 常采用倒代换t x 1 =. 四、积分表续 4.3分部积分法 x u x u x u x u x u x u a u e u x u x u b ax u x d x f dx x x f x d x f dx x x f x d x f xdx x f x d x f xdx x f x d x f xdx x f x d x f xdx x f da a f a dx a a f de e f dx e e f x d x f dx x x f x d x f dx x x f a b ax d b ax f a dx b ax f x x x x x x x x x x arcsin arctan cot tan cos sin ln ) (arcsin )(arcsin 11 ) (arcsin .11) (arctan )(arctan 11)(arctan .10cot )(cot csc )(cot .9tan )(tan sec )(tan .8cos )(cos sin )(cos .7sin )(sin cos )(sin .6)(ln 1)(.5)()(..4)(ln )(ln 1 )(ln .3)0()()(1)(.2) 0()()(1 )(.1法 分 积元换一第换元公式 积分类型2 2 2 2 1==========+=-=-= +-==-=?=?=?=?=?≠=≠++= +?????? ????????????????-μμ μμμμμ

微积分下册主要知识点

第一换元积分法(凑微分法) g[ (X)]「(x)dx = g(u)du = F(U) C = FL (x)] C J f (x)dx= J f[毋(t)]"(t)dt = F(t)+C = F[寧(X)PC , 注:以上几例所使用的均为三角代换,三角代换的目的是化掉根式,其一般规律如下当被积函数中含有 a).a2-x2,可令X =as int; b)x2a2,可令x =ata nt; C).X22 -a ,可令x =asect. 当有理分式函数中分母的阶较高时,常采用倒代换X=1 . t 四、积分表续 4.3分部积分法

UdV=UV- VdU (或微分)的逆运算.一般地,下列类型的被 n 都是正整数). n . X SInmX n X cosmx nx ? e SIn mx nx e cosmx 分部积分公式: UVdX=UV- U VdX (3.2) n mx X e n X arcsInmX X n (In x) X n arccosmx X n arcta nmx 等. 5.1定积分的概念 5.2定积分的性质 两点补充规定: 性质 性质 性质 性质 性质 推论 推论 b ⑻当 a=b 时, f(x)dx=0; (b)当 a b 时, f(x)dx - - f (x)dx . b [f (x)二g(x)]dx f (X )dx g (X )dx. a a a b b kf (x)dx =k f (x)dx, (k 为常数). a IJ a b Cb f (x)dx f(x)dx 亠 I f (x)dx . a ?a ?c 若在区间 若在区间 b dx 二b -a. a [a,b]上有 f(x)_g(x),则 f(χ)dx g(x)dx, (a :::b). ■a *a b [a,b]上 f(x)_0,贝 U f(x)dx_O, (a ::b). a b I L f(X)dx 兰『I f (X)IdX (a cb). a L - 性质6 (估值定理)设M 及m 分别是函数f(x)在区间[a,b ]上的最大值及最小值,则 b m(b —a) _ f (x)dx _ M (b —a). a 性质7 (定积分中值定理)如果函数f (x)在闭区间[a,b ]上连续,则在[a,b ]上至少存在 个点,使 b f(x)dx = f( )(b-a), (a _ -b). a 5.3微积分的基本公式 一、引例 X 二、积分上限的函数及其导数 ::?:J (X^ f(t)dt L a 定理2若函数f(x)在区间[a,b ]上连续,则函数 (3.1) 分部积分法实质上就是求两函数乘积的导数 积函数常考虑应用分部积分法 (其中m,

高等数学(下)知识点总结

主要公式总结 第八章空间解析几何与向量代数 1、 二次曲面 1) 椭圆锥面:2 2222z b y a x =+ 2) 椭球面:122 222 2=++c z b y a x 旋转椭球面:1222222=++c z a y a x 3) 单叶双曲面:122 222 2=-+c z b y a x 双叶双曲面:1222222=--c z b y a x 4) 椭圆抛物面:z b y a x =+2222双曲抛物面(马鞍面):z b y a x =-22 22 5) 椭圆柱面:1222 2=+b y a x 双曲柱面:122 22=-b y a x 6) 抛物柱面: ay x =2 (二) 平面及其方程 1、 点法式方程: 0)()()(000=-+-+-z z C y y B x x A 法向量:),,(C B A n =ρ ,过点),,(000z y x 2、 一般式方程: 0=+++D Cz By Ax 截距式方程: 1=++c z b y a x 3、 两平面的夹角:),,(1111 C B A n =ρ ,),,(2222C B A n =ρ , 22 22 22 21 21 21 2 12121cos C B A C B A C C B B A A ++?++++= θ ?∏⊥∏210212121=++C C B B A A ;? ∏∏21//2 1 2121C C B B A A == 4、 点 ),,(0000z y x P 到平面0=+++D Cz By Ax 的距离: 2 2 2 000C B A D Cz By Ax d +++++= (三) 空间直线及其方程

微积分知识点归纳

知识点归纳 1. 求极限 2.1函数极限的性质P35 唯一性、局部有界性、保号性 P34 A x f x x =→)(lim 0 的充分必要条件是 :A x f x f x f x f x x x x == +==-+-→→)()0()()0(lim lim 0 000 2.2 利用无穷小的性质P37: 定理1有限个无穷小的代数和仍是无穷小。 0)sin 2(30 lim =+→x x x 定理2有界函数与无穷小的乘积是无穷小。 0)1 sin (20 lim =→x x x 定理3无穷大的倒数是无穷小。反之,无穷小的倒数是无穷大。 例如:lim ∞→x 12132335-++-x x x x ∞= , lim ∞→x 131 23523+--+x x x x 0= 2.3利用极限运算法则P41 2.4利用复合函数的极限运算法则P45 2.4利用极限存在准则与两个重要极限P47 夹逼准则与单调有界准则,

lim 0→x x x tan 1=,lim 0→x x x arctan 1=,lim 0→x x x arcsin 1=, lim )(∞→x ?)())(11(x x ??+e =,lim 0 )(→x ?) (1 ))(1(x x ??+e = 2.6利用等价无穷小P55 当0→x 时, x x ~sin ,x x ~tan , x x ~arcsin ,x x ~arctan ,x x ~)1ln(+, x e x ~,221 ~cos 1x x -,x x αα++1~)1(,≠α0 为常数 2.7利用连续函数的算术运算性质及初等函数的连续性P64 如何求幂指函数)()(x v x u 的极限?P66 )(ln )()()(x u x v x v e x u =,)(ln )()(lim )(lim x u x v x v a x a x e x u →=→ 2.8洛必达法则P120 lim a x →)() (x g x f )() (lim x g x f a x ''=→ 基本未定式:00,∞∞ , 其它未定式 ∞?0,∞-∞,00,∞1,0∞(后三个皆为幂指函数) 2. 求导数的方法 2.1导数的定义P77: lim 00|)(→?==='='x x x dx dy x f y x x f x x f x y x ?-?+ =??→?) ()(000lim h x f h x f h ) ()(000lim -+=→

最新高等数学知识点(重点)

高等数学知识点总结 空间解析几何与向量代数 一、重点与难点 1、重点 ①向量的基本概念、向量的线性运算、向量的模、方向角; ②数量积(是个数)、向量积(是个向量);(填空选择题中考察) ③几种常见的旋转曲面、柱面、二次曲面;(重积分求体积时画图需要) ④平面的几种方程的表示方法(点法式、一般式方程、三点式方程、截距式方程),两平面的夹角;(一般必考) ⑤空间直线的几种表示方法(参数方程、对称式方程、一般方程、两点式方程), 两直线的夹角、直线与平面的夹角;(一般必考) 空间解析几何和向量代数: 。 代表平行六面体的体积为锐角时, 向量的混合积:例:线速度:两向量之间的夹角:是一个数量轴的夹角。 与是向量在轴上的投影:点的距离:空间ααθθθ??,cos )(][..sin ,cos ,,cos Pr Pr )(Pr ,cos Pr )()()(22 2 2 2 2 2 212121*********c b a c c c b b b a a a c b a c b a r w v b a c b b b a a a k j i b a c b b b a a a b a b a b a b a b a b a b a b a a j a j a a j u AB j z z y y x x M M d z y x z y x z y x z y x z y x z y x z y x z z y y x x z z y y x x u u ??==??=?=?==?=++?++++=++=?=?+=+=-+-+-==

(马鞍面)双叶双曲面:单叶双曲面:、双曲面: 同号) (、抛物面:、椭球面:二次曲面: 参数方程:其中空间直线的方程:面的距离:平面外任意一点到该平、截距世方程:、一般方程:,其中、点法式:平面的方程: 1 1 3,,2221 1};,,{,1 302),,(},,,{0)()()(122 222222 22222 222 22220000002 220000000000=+-=-+=+=++??? ??+=+=+===-=-=-+++++= =++=+++==-+-+-c z b y a x c z b y a x q p z q y p x c z b y a x pt z z nt y y mt x x p n m s t p z z n y y m x x C B A D Cz By Ax d c z b y a x D Cz By Ax z y x M C B A n z z C y y B x x A 多元函数微分法及应用 z y z x y x y x y x y x F F y z F F x z z y x F dx dy F F y F F x dx y d F F dx dy y x F dy y v dx x v dv dy y u dx x u du y x v v y x u u x v v z x u u z x z y x v y x u f z t v v z t u u z dt dz t v t u f z y y x f x y x f dz z dz z u dy y u dx x u du dy y z dx x z dz - =??-=??=? -?? -??=-==??+??=??+??===??? ??+?????=??=?????+?????==?+?=≈???+??+??=??+??= , , 隐函数+, , 隐函数隐函数的求导公式:   时, ,当 : 多元复合函数的求导法全微分的近似计算: 全微分:0),,()()(0),(),(),()],(),,([)](),([),(),(22

(完整版)高等数学(下)知识点总结

高等数学(下)知识点 主要公式总结 第八章 空间解析几何与向量代数 1、 二次曲面 1) 椭圆锥面:2 2 222z b y a x =+ 2) 椭球面:122 222 2=++c z b y a x 旋转椭球面:1222222=++c z a y a x 3) 单叶双曲面:122 222 2=-+c z b y a x 双叶双曲面:1222222=--c z b y a x 4) 椭圆抛物面:z b y a x =+2222 双曲抛物面(马鞍面):z b y a x =-22 22 5) 椭圆柱面:1222 2=+b y a x 双曲柱面:122 22=-b y a x 6) 抛物柱面: ay x =2 (二) 平面及其方程 1、 点法式方程: 0)()()(000=-+-+-z z C y y B x x A 法向量:),,(C B A n =ρ ,过点),,(000z y x 2、 一般式方程: 0=+++D Cz By Ax 截距式方程: 1=++c z b y a x 3、 两平面的夹角:),,(1111C B A n =ρ,),,(2222C B A n =ρ , 22 22 22 21 21 2 1 2 12121cos C B A C B A C C B B A A ++?++++= θ ?∏⊥∏21 0212121=++C C B B A A ;?∏∏21// 2 1 2121C C B B A A == 4、 点 ),,(0000z y x P 到平面0=+++D Cz By Ax 的距离: 2 2 2 000C B A D Cz By Ax d +++++= (三) 空间直线及其方程

微积分下册知识点

微积分下册知识点 第一章 空间解析几何与向量代数 (一) 向量及其线性运算 1、 向量,向量相等,单位向量,零向量,向量平行、共线、共面; 2、 线性运算:加减法、数乘; 3、 空间直角坐标系:坐标轴、坐标面、卦限,向量的坐标分解式; 4、 利用坐标做向量的运算:设),,(z y x a a a a =ρ ,),,(z y x b b b b =ρ, 则 ),,(z z y y x x b a b a b a b a ±±±=±ρ ρ, ),,(z y x a a a a λλλλ=ρ; 5、 向量的模、方向角、投影: 1) 向量的模: 222z y x r ++=ρ; 2) 两点间的距离公式:2 12212212)()()(z z y y x x B A -+-+-= 3) 方向角:非零向量与三个坐标轴的正向的夹角γβα,, 4) 方向余弦:r z r y r x ρρρ===γβαcos ,cos ,cos 5) 投影:?cos Pr a a j u ρρρ =,其中?为向量a ρ与u ρ 的夹角。 (二) 数量积,向量积 1、 数量积:θ cos b a b a ρ ρρρ=? 1)2a a a ρρρ=? 2)?⊥b a ρρ0=?b a ρ ρ 2、 向量积:b a c ρ ρρ?=

大小:θsin b a ρρ,方向:c b a ρ ρρ,,符合右手规则 1)0ρρ=?a a 2)b a ρρ//?0ρρρ=?b a 运算律:反交换律 b a a b ρ ρρρ?-=? (三) 曲面及其方程 1、 曲面方程的概念:0),,(:=z y x f S 2、 旋转曲面: yoz 面上曲线0),(:=z y f C , 绕y 轴旋转一周: 0),(2 2=+±z x y f 绕 z 轴旋转一周:0),(22=+±z y x f 3、 柱面: 0),(=y x F 表示母线平行于z 轴,准线为?????==0 0),(z y x F 的柱面 4、 二次曲面(不考) 1) 椭圆锥面:2 222 2z b y a x =+ 2) 椭球面:122 22 2 2 =++c z b y a x 旋转椭球面:122 222 2=++c z a y a x

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