三角函数。
1.,2.积化和差:,
3.和差化积:,
4.倍角公式:,,
5.半角公式:,,
6.万能公式:设,则,,
7.将次公式:,
8.其他:,
函数极限的性质。
1)极限唯一;(反证)
2)有界性:若,则在某个内有界;
3)局部保号性;
推论1:若,且a>b,则在某个内;
推论2:若,且在某个内,则a≥b。
夹逼定理:若在某个内u≤v≤w,且,则。
heine定理: 对以为极限的数列且≠,都有。
闭区间上连续函数的性质定理:设,
1)有界定理:则m>0,st;
2)最值定理:则,st;
3)根值定理:若,则,st;
若,则,st;
4)介值定理:且,则对,都,st;
stolz定理:设且,若(有限值或),则。
推论1:若,则;
推论2:若,且,则;
推论3:若,且,则(补充首项1)。
cauchy收敛准则ⅰ:收敛对,当时总有。
cauchy收敛准则ⅱ:,对,总有。
cauchy收敛准则ⅲ:收敛,当时,对总有。
cauchy收敛准则ⅳ:,对,总有对以。
第一类间断点:均存在,其中:
或不存在),称为可去型;
称为跳跃型。
第二类间断点:至少有一个不存在,其中:
若之中有一个为,称为无穷型。
常用极限,令,则,。
等价无穷小量。
极限趋近速度。
双曲函数。奇),(偶),(奇),
反:, 一根两端固定自然下垂的绳索,如两根电线杆间的电线,称为悬链线,其方程为:
常用导数。高阶微分,不具有形式不变性:为自变量时,;为中间变量时,。
误差估计。1)准确值:a 近似值:a绝对误差: 相对误差:。
若(最大)绝对误差: (最大)绝对误差:。
2),的最大绝对误差:。
常用积分(不定积分已略去常数c)
其中: 正交性: 广义积分。
变限积分求导,其中:
函数的极值与最值、驻点与拐点。
1.极值点的必要条件:若是的极值点,则或不存在。
充分条件ⅰ:在,若。
在内,且在内,则;
在内,且在内,则;
在和内正负号相同,则不是极值点。
充分条件ⅱ: 设存在,且,则。
若,;若,。
充ⅱ引申:设存在,且,则。
若为偶数,当,;当,。
若为奇数,不是极值点。
2.最值:;
3.驻点:,则称为的驻点。驻点不一定为极值点。
4.拐点:若①在处连续,且②在和内正负号相反,则称为的拐点。
或不存在的点和的点可能为拐点。
曲线c在拐点处凹向发生改变。
函数的凸凹。
1.所谓凸凹是指朝向看去的直观结果。
2.,则:凸函数向上凹(往上无限);
凹函数向下凹(往下无限)。
3.詹生不等式:若在上是凸函数,则有:,其中且。
渐近线、曲率与渐屈线。
1.渐近线 ①垂直:或,则直线即为垂直渐近线;
斜:,其中;
水平:,则直线即为水平渐近线。
2.弧微分。
曲率,曲率半径。
曲率中心坐标:,
3.渐屈线(中心轨迹):,原曲线为渐开线。
函数作图基本步骤。
确定定义域讨论对称性与周期性求出,定出或不存在的点列表确定曲线的升降和凹向,算出极值和拐点讨论渐近线描出特殊点,绘出曲线。
微分定理。1.fermat定理函数在内有定义,在处可导,且在取局部极值,则。
2.roll定理若函数,且:,则, 。
3.lagrange定理若函数,则, ;
变形①则, —微分中值定理;
变形②则, ;
变形③记,则,
—有限增量公式。
推论ⅰ 若函数在内有,则在内为一常数。
推论ⅱ 若两函数及对有,则(c为一常数)。
推论ⅲ 若函数在上存在有界导数,则在上满足lipschitz条件。
lipschitz条件:若函数在上有定义,且存在常数, 对有:
则称在上满足lipschitz条件。
4.cauchy定理若函数,且对,则。
微分中值定理的应用(辅助函数的构造)
lagrange格式:
cauchy格式:
or。格式:其中为关于的轮换对称式。
分离得到轮换式,。
1 欲证:。,
2 欲证:。,
3 欲证:。
4 欲证:。
令,。函数的一致性连续。
def 设在上有定义,若对,总存在只与有关而与内的无关的, ,当,恒有,则称函数在上一致连续,否则称非一致连续。
ps 若要证函数在上非一致连续,只证:,对,总,虽然,但。。或用反证法推出矛盾。
cantor定理设,则在闭区间上一致连续。
判定对满足lipschitz条件:为常数,则在上一致连续。
函数可积条件。
定理ⅰ 闭区间上的连续函数是可积的。
定理ⅱ 在闭区间上除去有限个点外都连续的有界函数(即具有有限个第一类间断点)是可积的。
推论闭区间上的分段连续函数是可积的。
定理ⅲ 闭区间上的单调函数必可积。
定积分中值定理。
第一定理:设,且在上不变号,则, 。
推论设,则, 。
性质设在上可积,则也可积,且。
第二定理:设,且在上不变号,则,
taylor公式。
1.多项式;
2.函数,peano余项;
3.函数,lagrange余项,其中;
注:具有阶连续导数和阶导数,所以证明时只可以用次l'hospital法则,最后一步用lagrange定理:。
4.maclaurin公式:,在。
5.高阶微分形式:,(
其中,仅适用于为自变量的情况。
关于积分的处理。
令,,则:尤拉变换:令,。
函数序列的一致收敛性。
defⅰ 设是定义在区间上的函数序列,若对,收敛,则称在上逐点收敛。
对,,,当时有:,则:。
defⅱ 设是定义在区间上的函数序列,若有定义在上的函数,满足:,总,当时,对一切都有: 则称在上一致收敛。
定理ⅰ(cauchy一致收敛准则) 在区间上一致收敛,总,当时,对一切都有:。
又叙述为:在上一致收敛,总,当时,有:,。
定理ⅱ 设,且在上一致收敛于,则有:
定理ⅲ 设在上收敛于,,且在上一致收敛,则有:①;
无穷级数。定理若级数收敛,则不改变项的顺序,而对任意有限项求和后得到的新级数仍收敛,且和数相同。
def 条件收敛:级数收敛但发散;绝对收敛:收敛。
性质 ①收敛收敛。反之不成立;②若用比值判别法证明发散,则也发散;
若收敛,则绝对收敛。令,则绝对收敛。
在时收敛,在是发散。
函数项级数的一致收敛性 ,总,当时,有:,。
m—判别存在收敛级数,在区间上有,则在区间上一致收敛。
关于幂级数。
1.幂级数的收敛区间≠收敛域,收敛区间为不包括端点的开区间,收敛域可能为闭区间。
2.幂级数在收敛区间内一致收敛,在收敛域内收敛,但在半径点收敛性不定(绝对or条件or发散)。
3.常用幂级数公式, ,
fourier级数。
1.,,其中:
2.正弦级数(奇式延拓) 。需给出间断点和端点收敛值,其中端点收敛于0。
余弦级数(偶式延拓) 。只给出间断点收敛值即可。
3.周期函数以为周期的f-级数为:
4.将展成f-级数得:,。
进一步可得:,。
f-级数的复数形式,;
微分方程。1.分离变量型 ;
齐次型 ;,其中:,
2.高阶微分方程 ;
3.一阶线性 ;
1)(齐次)
3) bernoulli:
4.二阶常系数线性 ;
1) 齐次— 特征方程:
2) 非齐次情形一
即若为的重根,则方程特解。采用待定系数法求得。
3) 非齐次情形二 or
step1.求的特解:
若为的重根,则;
step2.原方程特解or 。
非齐次方程通解,其中为对应齐次方程的通解。
4) 一般情况——常数变易法。
设。5.euler方程 ,;
6.一阶线性方程组
特征方程:(齐次);
对于非齐次用消元法。
7.r-c回路
由于。r-c-l回路
其中:,多元函数微分学。
2.隐函数求导:,其中;
3.方向导数:,其中:。
4.空间曲线的切线方程:,切向量:,其中。
法平面方程:。
5.空间曲面的法线方程:,法向量:,切平面方程:。
多元函数的极值。
定理设,令,当。
时,若,则为极大值点;若,则为极小值点。
时,则不是极值点。
时,则不确定是否是极值点。
lagrange法求约束型极值 obj:
st:, 构造辅助函数。
求导:,;求得上述(m+n)元方程组的解代入目标函数验证。
坐标变换。1.极坐标系
2.广义极坐标系
3.柱面坐标系表示半径为c的圆,表示过z轴且与+x方向成角的半平面,表示平行于xoy面的平面,4.球面坐标系
表示以原点为圆心半径为c的球面,表示过z轴且与+x方向成角的半平面,表示以原点为顶点,以与+z方向成角的射线为母线的半圆锥面,(范围可由x、y和z的取值范围确定),5.广义球面坐标系
6.一般坐标变换
其中jacobi行列式;。
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