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《微积分》讲义
2025-09-30 22:41:21 责编:小OO
文档
《微积分》讲义

 

 第一章    极限

 一、函数极限的概念:f=A

   要点:⑴ x 为变量;⑵ A 为一常量。

 二、函数极限存在的充分必要条件:

   f=A     f=A, f=A

   例:判定   是否存在?

 三、极限的四则运算法则

   ⑴   =f± g

   ⑵   =f · g

   ⑶   =   ……  g≠0

   ⑷   k·f=k· f

 四、例:

 ⑴   

 ⑵   

 ⑶   

 ⑷   

 五、两个重要极限

 ⑴    =1        =1  

 ⑵     =e        =e  ……… 型

 理论依据:

 ⑴  两边夹法则:若f≤g≤h,且 limf=limh=A,

        则:limg=A

 ⑵  单调有界数列必有极限。

 例题:

 ⑴   =

 ⑵   =

 ⑶   =

 ⑷   =

 ⑸   =

 六、无穷小量及其比较

 1、无穷小量定义:在某个变化过程中趋向于零的变量。

 2、无穷大量定义:在某个变化过程中绝对值无限增大的变量。

 3、高阶无穷小,低阶无穷小,同阶无穷小,等价无穷小。

 4、定理:   f=A    f=A+a  ( a=0)

 七、函数的连续性

 1、定义:函数y=f在点处连续……在点处给自变量x一改变量

     x:

 ⑴ x0时,y0。即: y=0

 ⑵    f=f

 ⑶  左连续: f=f          右连续: f=f

 2、函数y=f在区间上连续。

 3、连续函数的性质:

 ⑴ 若函数f和g都有在点处连续,则:f±g、f·g、

   (g()≠0)在点处连续。

 ⑵  若函数u=j在点处连续,而函数y=f在点=j()处连续,

   则复合函数 f(j(x)) 在点处连续。

 例:  =

    =

    =

 4、函数的间断点:

  ⑴  可去间断点:  f=A,但 f 不存在。

  ⑵ 跳跃间断点: f=A , f=B,但  A≠B。

  ⑶ 无穷间断点:函数在此区间上没有定义。

 5、闭区间上连续函数的性质:若函数f在闭区间上连续,则:

  ⑴  f在闭区间上必有最大值和最小值。

  ⑵  若  f与 f异号,则方程 f=0 在内至少有一根。

  例:证明方程式  -4+1=0在区间内至少有一个根。

 

 第二章    一元函数微分学

 一、导数

 1、函数y=f在点处导数的定义:x  y=f-f

     =A    f'=A  …… y',,。

 2、函数y=f在区间上可导的定义: f', y',,。

 3、基本初等函数的导数公式:

  ⑴  =0

  ⑵  =n·

  ⑶  =,=

  ⑷  =·lnɑ,=

  ⑸   =cosx,        =-sinx

    =x,     =-

    =secx·tanx,      =-cscx·cotx

  ⑹    =-

    =-

 4、导数的运算:

  ⑴、四则运算法则:

    =±

    =·g(x)+f(x)·

    =

 例:求下列函数的导数

   y=2-5+3x-7

   f(x)=+4cosx-sin

   y=

  ⑵、复合函数的求导法则:

   yu,uv,vw,wx     yx

   '=''''

  例:y=lntanx

    y=ln

    y=arcsin

  ⑶、隐函数的求导法则:把y看成是x的复合函数,即遇到含有y的

    式子,先对y求导,然后y再对x求导。

  例1:设方程 xy-+=0 确的隐函数 y=y(x),求;

  例2、求方程式 +2y-x-3=0 所确定的隐函数在x=0处的导数;

 5、导数的几何意义:曲线的切线斜率。

  例1:问曲线 y=上哪点处的切线与直线 y=3x-1 平行?

  例2:求曲线 +=5在点处的切线方程。

 6、函数的可导性与连续性的关系:

   可导必连续,但连续不一定可导。

 7、高阶导数:y'',y''',,…

   例:求 y=sin5x的三阶导数。

 二、微分

 1、微分的概念:df(x)=f'(x)·dx  … df(x)=f'(x)·x

  例:求函数  y= 当 x=2,x=0.02 时的微分。

 2、微分的几何意义:y 的近似值。

 3、基本微分法则:

 ⑴  d(u±v)=du±dv

 ⑵  d(u·v)=u·dv+v·du

 ⑶  d(ku)=k·d(u)

 ⑷  d=

 例1、y=sinx,求 dy;

 例2、y=ln,求dy;

 4、微分在近似计算中的应用

  ydy    f(+x)-f()=f'()·x

        f(+x)=f'()·x+f()

  例:求 的近似值。

 三、导数的应用

 1、中值定理

 ⑴ 罗尔定理:

 ⑵  拉格朗日定理:

 ⑶  柯西定理:

 2、洛必达法则:求末定式“”“”型极限

   lim=lim

 ⑴ 基本型:,

    :

    :

 ⑵ 其它末定型:“0·∞”、“∞-∞”、“”、“”、“”

   “0·∞”型  =  或  =

    x·lnx

   “∞-∞”型:通分

   :

 

 

 

 对数式   ……  

   :

   :

   :

 三、函数的单调性、极值与凹凸性

 1、单调性:

      

 2、极值:

  可能的极值点    

 3、凹凸性:

   

 例  求函数 y=3x- 的极值、增减区间、凹凸区间。

 

 第三章  一元函数积分学

 一、不定积分的概念及简单运算

   不定积分——求原函数

 1、原函数的定义:设f、F在区间I内有定义,且:F'=f,

        则称F为f在区间I内的一个原函数

    如: =      是  的一个原函数。

       = cosx  sinx 是 cosx 的一个原函数。

    观察: =  

        =  

        =  

   结论:若f有原函数,它的原函数有无穷多个,它们之间相差一

  个常量。即:若F为f在区间I内的一个原函数,则F+C均为

  f在区间I内的原函数。

 2、不定积分定义:f在区间I内的所有原函数称为f的不定积分;

         记为:fdx

  即:若F为f在区间I内的一个原函数,则:fdx=F+C;

  例:dx=+C;     cosxdx=sinx+C;

 3、不定积分的性质:

  ⑴  =f   或    d=fdx

  ⑵  f'dx =f+C  或    df=f+C

  ⑶  k·fdx=k·fdx

  ⑷  dx=fdx±gdx

 4、不定积分的基本积分公式:

 ⑴  dx = +C

 ⑵   dx = ln+C

 ⑶   dx = +C

 ⑷   dx =+C

 ⑸  cosxdx =sinx +C

 ⑹  sinxdx = -cosx +C

 ⑺   xdx =tanx + C

 ⑻   xdx =-cotx +C

 ⑼    secx·tanxdx =secx +C

 ⑽   cscx·cotxdx =-cscx +C

 ⑾    dx = arcsinx + C

 ⑿   dx = arctanx +C

 5、不定积分的简单运算:

 例1    dx

 例2     dx

 例3    dx

 例4    xdx

 例5    dx

 二、不定积分的运算

 1、换元积分法

 ⑴ 第一类换元积分法——“凑”微分法

 例1      cos5xdx

 例2      dx

 例3      x·dx

 例4      x dx

 例5      dx

 例6       dx

 例7      tanx dx

 ⑵第二类换元积分法——去根号

 例11       dx

 ⑶ “三角”代换去根号

 例14       dx

 2、分部积分法:u dv = u·v -  v du

 例18      xcosx dx

 例19      x dx

 例20      xlnx dx

 例23      sinx dx

 3、有理函数的积分

 例25      dx

 例26      dx

 三、定积分的概念与性质

 1、定积分的概念——几何意义:求曲边梯形的面积

    fdx =  f·

 2、定积分的性质:

 ⑴ 规定: fdx =  fdx

 ⑵ 规定:  fdx =0

 ⑶   dx= fdx ± gdx 

 ⑷   k·fdx = k· fdx 

 ⑸   fdx  =  fdx  +  fdx 

 ⑹ 若 f 在对称区间  上连续,则:

      

 3、定积分的计算:

 ⑴  微积分基本公式——牛顿—莱布尼兹公式

   若 F 是 f 的一个原函数,则:

       fdx = F =F - F

 例    dx

 ⑵   定积分的换元积分法

 例7       dx

 例8        dx

 ⑶定积分的分部积分法—— u dv = u·v  -  v du

 例10       x dx

 例11       sinx dx

 4、定积分在几何中的应用:

 例1    计算由两条抛物线   = x 和 y =  所围成图形的面积。

 例2    计算抛物线  = 2x 与直线 y = x-4 所围成图形的面积。

 四、反常积分——广义积分

 例2     dx

 例3     xdx

 例4  讨论  dx 的收敛性。

 第四章    多元函数微分学

 定义:二元及二元以上的函数统称为多元函数。

 一、二元函数的极限与连续

 1、二元函数的极限:

 例1     

 例2    证明: =1

 2、二元函数的连续性

       f=f

 二、偏导数

 1、定义:对于二元函数 Z =f

   对 x 的偏导数:,,,;

   对 y 的偏导数:,,,;

 例4  求 Z=sin2y 在点的偏导数。

 2、二阶偏导数

    ==

    ==

    ==

    ==

 例6  设  Z=+sin+1,求它的二阶偏导数。

 3、全微分——  dZ=dx+dy

 例1    计算  Z=y+ 在点 的全微分。

 例2    求 Z= 的全微分。

 4、复合函数的偏导数

   Z = j,u =f,v =g

    

 例1   设  Z=f,求 ,。下载本文

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