第 1 1 页页共 30 30 页页大学全册高等数学知识点(全套)极限与连续一. 数列函数: 1. 类型类型: (1)数列: *()n a f n =; *1()n na f a += (2)初等函数: (3)分段函数: *0102()(),()x x f x F x x x f x £ì=í>î; *00()(),x x f x F x x x a ¹ì=í=î;* (4)复合(含f )函数: (),()y f u u x j == (5)隐式(方程): (,)0F x y = (6)参式(数一,二): ()()x x t y y t =ìí=î (7)变限积分函数: ()(,)xaF x f x t dt=ò (8)级数和函数(数一,三): (),n n n S x a x x ¥==ÎW å 2. 特征特征(几何): (1)单调性与有界性(判别); (()f x 单调000,()(()())x x x f x f x Þ"--定号) (2)奇偶性与周期性(应用). 3. 反函数与直接函数反函数与直接函数: 11()()()y f x x f y y f x --=Û=Þ=二. 极限性质: 1. 类型类型: *lim n n a ®¥; *lim ()x f x ®¥(含x ®±¥); *0lim ()x x x xf x ®(含0x x ±®) 2. 无穷小与无穷大无穷小与无穷大(注: 无穷量): 3. 未定型未定型: 000,,1,,0,0,0¥¥¥-¥×¥¥¥ 4. 性质性质: *有界性有界性, *保号性保号性, *归并性归并性第 2 2 页页 共 30 30 页页三. 常用结论: 四. 必备公式: 1. 等价无穷小等价无穷小: 当()0u x ®时, 2. 泰勒公式泰勒公式: (1)2211()2!xe x x o x =+++; (2)221ln(1)()2x x x o x +=-+; (3)341sin ()3!x x x o x =-+; (4)24511cos 1()2!4!x x x o x =-++; (5)22(1)(1)1()2!x x x o x a a a a -+=+++. 五. 常规方法: 前提前提: (1)准确判断准确判断0,,1,0M a ¥¥¥(其它如:00,0,0,¥-¥×¥¥); (2)变量代换(如:1t x=) 1. 抓大弃小抓大弃小()¥¥, 2. 无穷小与有界量乘积无穷小与有界量乘积 (M a ×) (注:1sin 1,x x£®¥) 3. 1¥处理(其它如:000,¥) 4. 左右极限左右极限(包括x ®±¥): (1)1(0)x x ®; (2)()xe x ®¥; 1(0)xe x ®; (3)分段函数: x , []x , max ()f x 5. 无穷小等价替换无穷小等价替换(因式中的无穷小)(注: 非零因子) 6. 洛必达法则洛必达法则 (1)先”处理”,后法则(00最后方法); (注意对比注意对比: 1ln lim 1x x x x ®-与0ln lim 1x x x x ®-) (2)幂指型处理: ()()ln ()()v x v x u x u x e =(如: 1111111(1)x x xx xe e e e -++-=-) 第 3 3 页页 共 30 30 页页 (3)含变限积分; (4)不能用与不便用 7. 泰勒公式泰勒公式(皮亚诺余项): 处理和式中的无穷小处理和式中的无穷小处理和式中的无穷小 8. 极限函数极限函数: ()lim (,)n f x F x n ®¥=(Þ分段函数) 六. 非常手段非常手段 1. 收敛准则收敛准则: (1)()lim ()n x a f n f x ®+¥=Þ (2)双边夹: *n n n b a c ££, *,?n n b c a ® (3)单边挤: 1()n n a f a += *21?a a ³ *?n a M £ *'()0?f x > 2. 导数定义导数定义(洛必达?): 0lim'()x ff x x®= 3. 积分和积分和: 10112lim [()()()]()n nf f f f x dx n n nn ®¥+++=ò, 4. 中值定理中值定理: lim[()()]lim '()x x f x a f x a f x ®+¥®+¥+-= 5. 级数和级数和(数一三): (1)1n n a ¥=å收敛lim 0nn a ®¥Þ=, (如2!lim nnn n n ®¥) (2)121lim()n n n n a a a a ¥®¥=+++=å, (3){}n a 与11()n n n a a ¥-=-å同敛散同敛散七. 常见应用: 1. 无穷小比较无穷小比较(等价,阶): *(),(0)?nf x kx x ® (1)(1)()(0)'(0)(0)0,(0)n n f f ffa -=====Û()()!!n nna a f x x x x n n a =+ (2)0()x xn f t dt kt dtòò 2. 渐近线渐近线(含斜): (1)()lim ,lim[()]x x f x a b f x ax x®¥®¥==-()f x ax b a Þ++第 4 4 页页 共 30 30 页页 (2)()f x ax b a =++,(10x®) 3. 连续性连续性: (1)间断点判别(个数); (2)分段函数连续性(附:极限函数, '()f x 连续性) 八. [,]a b 上连续函数性质上连续函数性质 1. 连通性连通性: ([,])[,]f a b m M = (注:01l "<<, “平均”值:0()(1)()()f a f b f x l l +-=) 2. 介值定理介值定理: (附: 达布定理) (1)零点存在定理: ()()0f a f b <0()0f x Þ=(根的个数); (2)()0(())'0x a a f x f x dx =Þ=ò. 第二讲:导数及应用(一元)(含中值定理)一. 基本概念: 1. 差商与导数差商与导数: '()f x =0()()lim x f x x f x x®+-; 0'()f x =000()()lim x x f x f x x x ®-- (1)0()(0)'(0)lim x f x f f x ®-= (注:0()lim (x f x A f x ®=连续)(0)0,'(0)f f A Þ==) (2)左右导: ''00(),()f x f x -+; (3)可导与连续; (在0x =处, x 连续不可导; x x 可导) 2. 微分与导数微分与导数: ()()'()()'()f f x x f x f x x o x df f x dx =+-=+Þ= (1)可微Û可导; (2)比较,f df D 与"0"的大小比较(图示); 二. 求导准备: 1. 基本初等函数求导公式基本初等函数求导公式; (注: (())'f x ) 2. 法则法则: (1)四则运算; (2)复合法则; (3)反函数1'dx dy y = 三. 各类求导(方法步骤): 第 5 5 页页 共 30 30 页页 1. 定义导定义导: (1)'()f a 与'()x a f x =; (2)分段函数左右导; (3)0()()lim h f x h f x h h®+-- (注: 00()(),x x F x f x x x a ¹ì=í=î, 求:0'(),'()f x f x 及'()f x 的连续性) 2. 初等导初等导(公式加法则): (1)[()]u f g x =, 求:0'()u x (图形题); (2)()()xa F x f t dt =òò, 求:'()F x (注: ((,))',((,))',(())'xbba a a f x t dt f x t dt f t dt òòòòòò) (3)0102(),()x x f x y x x f x <ì=í³î,求''00(),()f x f x -+及0'()f x (待定系数) 3. 隐式隐式((,)0f x y =)导: 22,dy d ydx dx (1)存在定理; (2)微分法(一阶微分的形式不变性). (3)对数求导法. 4. 参式导参式导(数一,二): ()()x x t y y t =ìí=î, 求:22,dy d ydx dx 5. 高阶导高阶导()()n f x 公式: 注: ()(0)n f 与泰勒展式: 2012()nnf x a a x a x a x =+++++()(0)!n nf a n Þ=四. 各类应用: 1. 斜率与切线斜率与切线(法线); (区别: ()y f x =上点0M 和过点0M 的切线) 2. 物理物理: (相对相对)变化率-速度; 3. 曲率曲率(数一二): 23"()(1'())f x f x r =+(曲率半径, 曲率中心, 曲率圆) 4. 边际与弹性边际与弹性(数三): (附: 需求, 收益, 成本, 利润)第 6 6 页页 共 30 30 页页五. 单调性与极值(必求导) 1. 判别判别(驻点0'()0f x =): (1) '()0()f x f x ³Þ; '()0()f x f x £Þ; (2)分段函数的单调性分段函数的单调性 (3)'()0f x >Þ零点唯一; "()0f x >Þ驻点唯一(必为极值,最值). 2. 极值点极值点: (1)表格('()f x 变号); (由0002'()'()''()lim 0,lim 0,lim 00xx x x x x f x f x f x x x x x ®®®¹¹¹Þ=的特点) (2)二阶导(0'()0f x =) 注(1)f 与',"f f 的匹配('f 图形中包含的信息); (2)实例: 由'()()()()f x x f x g x l +=确定点“0x x =”的特点. (3)闭域上最值(应用例: 与定积分几何应用相结合, 求最优) 3. 不等式证明不等式证明(()0f x ³) (1)区别: *单变量与双变量单变量与双变量? *[,]x a b Î与[,),(,)x a x Î+¥Î-¥+¥? (2)类型: *'0,()0f f a ³³; *'0,()0f f b £³ (3)注意: 单调性Å端点值Å极值Å凹凸性. (如: max ()()f x M f x M £Û=) 4. 函数的零点个数函数的零点个数: 单调Å介值介值 六. 凹凸与拐点(必求导!): 1. "y Þ表格; (0"()0f x =) 2. 应用应用: (1)泰勒估计泰勒估计; (2)'f 单调; (3)凹凸. 七. 罗尔定理与辅助函数: (注: 最值点必为驻点) 1. 结论结论: ()()'()()0F b F a F f x x =Þ==第 7 7 页页 共 30 30 页页 2. 辅助函数构造实例辅助函数构造实例: (1)()f x Þ()()x a a F x f t dt=ò (2)'()()()'()0()()()f g f g F x f x g x x x x x +=Þ= (3)()'()()()'()0()()f x fg f g F x g x x x x x -=Þ= (4)'()()()0f f x l x x +=Þ()()()x dxF x e f x l ò=; 3. ()()0()n ff x x =Û有1n +个零点(1)()n fx -Û有2个零点个零点 4. 特例特例: 证明()()n f a x =的常规方法:令()()()n F x f x P x =-有1n +个零点(()n P x 待定) 5. 注: 含12,x x 时,分家!(柯西定理) 6. 附(达布定理): ()f x 在[,]a b 可导,['(),'()]c f a f b "Î,[,]a b x $Î,使:'()f c x = 八. 拉格朗日中值定理拉格朗日中值定理 1. 结论结论: ()()'()()f b f a f b a x -=-; (()(),'()0a b j j x j x <Þ$'>) 2. 估计估计: '()f f x x =九. 泰勒公式(连接,',"f f f 之间的桥梁) 1. 结论结论: 2300000011()()'()()"()()"'()()2!3!f x f x f x x x f x x x f x x x =+-+-+-; 2. 应用应用: 在已知()f a 或()f b 值时进行积分估计值时进行积分估计十. 积分中值定理(附:广义): [注:有定积分(不含变限)条件时使用] 第三讲: 一元积分学 一. 基本概念: 1. 原函数原函数()F x : (1)'()()F x f x =; (2)()()f x dx dF x =; (3)()()f x dx F x c =+ò第 8 8 页页 共 30 30 页页 注(1)()()x aF x f t dt=ò(连续不一定可导); (2)()()()()xx aax t f t dt f t dt f x -ÞÞòò (()f x 连续) 2. 不定积分性质不定积分性质: (1)(())'()f x dx f x =ò; (())()d f x dx f x dx =ò (2)'()()f x dx f x c =+ò; ()()df x f x c=+ò二. 不定积分常规方法 1. 熟悉基本积分公式熟悉基本积分公式熟悉基本积分公式 2. 基本方法基本方法: 拆(线性性) 3. 凑微法凑微法(基础): 要求巧要求巧,简,活(221sin cos x x =+) 如: 211(),,ln ,2dx dx d ax b xdx dx d x a x =+==2dxd x x = 4. 变量代换变量代换: (1)常用(三角代换,根式代换,倒代换): 1sin ,,,1xx t ax b t t e t x =+==+= (2)作用与引伸(化简): 21x x t ±-= 5. 分部积分分部积分(巧用): (1)含需求导的被积函数(如ln ,arctan ,()xaxxf t dtò); (2)“反对幂三指”: ,ln ,n axnx e dxxxdxòò (3)特别: ()xf x dxò (*已知()f x 的原函数为()F x ; *已知已知'()()f x F x =) 6. 特例特例: (1)11sin cos sin cos a x b x dx a x b x ++ò; (2)(),()sin kx p x e dx p x axdxòò快速法; (3)()()n v x dx u x ò 三. 定积分: 1. 概念性质概念性质: (1)积分和式(可积的必要条件:有界, 充分条件:连续) 第 9 9 页页 共 30 30 页页 (2)几何意义(面积,对称性,周期性,积分中值) (3)附: ()()b a f x dx M b a £-ò, ()()()bba af xg x dx Mg x dx £òò) (4)定积分与变限积分, 反常积分的区别联系与侧重反常积分的区别联系与侧重 2: 变限积分变限积分()()xa x f t dt F =ò的处理(重点) (1)f 可积ÞF 连续, f 连续ÞF 可导可导 (2)(())'xa f t dt ò()f x =; (()())'()xx aax t f t dt f t dt-=òò; ()()()xa f x dt x a f x =-ò (3)由函数()()xaF x f t dt=ò参与的求导, 极限, 极值, 积分(方程)问题问题 3. N L -公式: ()()()ba f x dx Fb F a =-ò(()F x 在[,]a b 上必须连续!) 注: (1)分段积分分段积分, 对称性(奇偶), 周期性周期性 (2)有理式, 三角式, 根式根式 (3)含()ba f t dt ò的方程. 4. 变量代换变量代换: ()(())'()ba f x dxf u t u t dt ba=òò (1)00()()()aaf x dx f a x dx x a t =-=-òòòò, (2)0()()()[()()]a a aa af x dx f x dx x t f x f x dx--=-=-=+-òòò (如:4411sin dx xpp -+ò) (3)2201sin nn n n I xdx I n p--==ò, (4)2200(sin )(cos )f x dxf x dx pp=òò; 200(sin )2(sin )f x dxf x dx pp=òò, (5)00(sin )(sin )2xf x dx f x dx p pp =òò, 5. 分部积分分部积分分部积分 (1)准备时“凑常数” (2)已知'()f x 或()xaf x =ò时, 求()baf x dx ò 6. 附: 三角函数系的正交性: 第 10 10 页页 共 30 30 页页四. 反常积分: 1. 类型: (1)(),(),()aa f x dx f x dx f x dx +¥+¥-¥-¥òòò (()f x 连续) (2)()ba f x dx ò: (()f x 在,,()x a x b x c a c b ===<<处为无穷间断) 2. 敛散; 3. 计算: 积分法积分法ÅN L -公式Å极限(可换元与分部) 4. 特例: (1)11p dx x +¥ò; (2)101pdx xò 五. 应用: (柱体侧面积除外柱体侧面积除外) 1. 面积面积, (1)[()()];b a S f x g x dx=-ò (2)1()dcS f y dy -=ò; (3)21()2S r d b aq q =ò; (4)侧面积:22()1'()b aS f x f x dx p =+ò 2. 体积体积: (1)22[()()]b x a V f x g x dx p =-ò; (2)12[()]2()dby caV f y dyxf x dx p p-==òò (3)0x x V =与0y y V = 3. 弧长弧长: 22()()ds dx dy =+ (1)(),[,]y f x x a b =Î 21'()bas fx dx =+ò (2)12(),[,]()x x t t t t y y t =ìÎí=î 2122'()'()t t s x t y t dt =+ò (3)(),[,]r r q q a b =Î: 22()'()s r r d baq q q=+ò 4. 物理物理(数一,二)功,引力,水压力,质心, 5. 平均值平均值(中值定理): (1)1[,]()ba f ab f x dx b a =-ò; (2)0()[0)lim xx f t dt f x®+¥+¥=ò, (f 以T 为周期:0()Tf t dt f T=ò) 第 11 11 页页 共 30 30 页页 第四讲: 微分方程一. 基本概念基本概念 1. 常识常识: 通解, 初值问题与特解(注: 应用题中的隐含条件) 2. 变换方程变换方程: (1)令()'""x x t y Dy =Þ=(如欧拉方程) (2)令(,)(,)'u u x y y y x u y =Þ=Þ(如伯努利方程) 3. 建立方程建立方程(应用题)的能力的能力 二. 一阶方程: 1. 形式形式: (1)'(,)y f x y =; (2)(,)(,)0M x y dx N x y dy +=; (3)()y a b = 2. 变量分离型变量分离型: '()()y f x g y = (1)解法: ()()()()dyf x dx G y F x Cg y =Þ=+òò (2)“偏”微分方程: (,)zf x y x ¶=¶; 3. 一阶线性一阶线性(重点): '()()y p x y q x += (1)解法(积分因子法): 0()01()[()()]()xx p x dxxx M x ey M x q x dx y M x ò=Þ=+ò (2)变化: '()()x p y x q y +=; (3)推广: 伯努利(数一) '()()y p x y q x y a+= 4. 齐次方程齐次方程: '()yy x=F (1)解法: '(),()y du dx u u xu ux u u x =Þ+=F =F -òò (2)特例: 111222a xb yc dy dx a x b y c ++=++第 12 12 页页 共 30 30 页页 5. 全微分方程全微分方程(数一): (,)(,)0M x y dx N x y dy +=且N Mx y¶¶=¶¶ 6. 一阶差分方程一阶差分方程(数三): 1*0()()xx x x xn x xy ca y ay b p x y x Q x b+=ì-=Þí=î 三. 二阶降阶方程二阶降阶方程 1. "()y f x =: 12()y F x c x c =++ 2. "(,')y f x y =: 令'()"(,)dp y p x y f x p dx=Þ== 3. "(,')y f y y =: 令'()"(,)dp y p y y pf y p dy=Þ==四. 高阶线性方程: ()"()'()()a x y b x y c x y f x ++= 1. 通解结构通解结构: (1)齐次解: 01122()()()y x c y x c y x =+ (2)非齐次特解: 1122()()()*()y x c y x c y x y x =++ 2. 常系数方程常系数方程: "'()ay by cy f x ++= (1)特征方程与特征根: 20a b c l l ++= (2)非齐次特解形式确定: 待定系数; (附: ()axf x ke =的算子法) (3)由已知解反求方程. 3. 欧拉方程欧拉方程(数一): 2"'()ax y bxy cy f x ++=, 令2"(1),'tx e x y D D y xy Dy =Þ=-=五. 应用(注意初始条件): 1. 几何应用几何应用(斜率, 弧长, 曲率, 面积, 体积); 注: 切线和法线的截距切线和法线的截距 2. 积分等式变方程积分等式变方程(含变限积分); 可设可设 ()(),()0xa f x dx F x F a ==ò第 13 13 页页 共 30 30 页页 3. 导数定义立方程导数定义立方程: 含双变量条件()f x y +=的方程的方程 4. 变化率变化率(速度) 5. 22dv d x F ma dt dt=== 6. 路径无关得方程路径无关得方程(数一): Q Px y ¶¶=¶¶ 7. 级数与方程级数与方程: (1)幂级数求和; (2)方程的幂级数解法:21201,(0),'(0)y a a x a x a y a y =+++== 8. 弹性问题弹性问题(数三) 第五讲: 多元微分与二重积分一. 二元微分学概念二元微分学概念 1. 极限极限, 连续, 单变量连续, 偏导, 全微分, 偏导连续(必要条件与充分条件), (1)000000(,),(,),(,)x y f f x x y y f f x x y f f x y y D =++D =+D =+ (2)lim ,lim ,limy x x y f f f f f xyD D D ==D D (3)22,lim()()x y f df f x f y df x y D -++ (判别可微性判别可微性) 注: (0,0)点处的偏导数与全微分的极限定义: 2. 特例特例: (1)22(0,0)(,)0,(0,0)xyx y f x y ì¹ï+=íï=î: (0,0)点处可导不连续; 第 14 14 页页 共 30 30 页页 (2)22(0,0)(,)0,(0,0)xy f x y x y ì¹ï=+íï=î: (0,0)点处连续可导不可微; 二. 偏导数与全微分的计算: 1. 显函数一显函数一,二阶偏导: (,)z f x y = 注: (1)yx 型; (2)00(,)x x y z ; (3)含变限积分含变限积分 2. 复合函数的一复合函数的一,二阶偏导(重点): [(,),(,)]z f u x y v x y = 熟练掌握记号''"""12111222,,,,f f f f f 的准确使用的准确使用 3. 隐函数隐函数(由方程或方程组确定): (1)形式: *(,,)0F x y z =; *(,,)0(,,)0F x y zG x y z =ìí=î (存在定理) (2)微分法(熟练掌握一阶微分的形式不变性): 0x y z F dx F dy F dz ++= (要求要求: 二阶导) (3)注: 00(,)x y 与0z 的及时代入的及时代入 (4)会变换方程. 三. 二元极值(定义?); 1. 二元极值二元极值(显式或隐式): (1)必要条件(驻点); (2)充分条件(判别) 2. 条件极值条件极值(拉格朗日乘数法) (注: 应用) (1)目标函数与约束条件: (,)(,)0z f x y x y j =Å=, (或: 多条件) (2)求解步骤: (,,)(,)(,)L x y f x y x y l lj =+, 求驻点即可. 3. 有界闭域上最值有界闭域上最值(重点). (1)(,){(,)(,)0}z f x y M D x y x y j =ÅÎ=£ (2)实例: 距离问题距离问题第 15 15 页页 共 30 30 页页四. 二重积分计算: 1. 概念与性质概念与性质(“积”前工作): (1)Dd s òò, (2)对称性(熟练掌握): *D 域轴对称; *f 奇偶对称; *字母轮换对称字母轮换对称; *重心重心坐标; (3)“分块”积分: *12D D D =; *(,)f x y 分片定义; *(,)f x y 奇偶奇偶 2. 计算计算(化二次积分): (1)直角坐标与极坐标选择(转换): 以“D ”为主; (2)交换积分次序(熟练掌握). 3. 极坐标使用极坐标使用(转换): 22()f x y + 附: 222:()()D x a y b R -+-£; 2222:1x yD a b+£; 双纽线222222()()x y a x y +=- :1D x y +£ 4. 特例特例: (1)单变量: ()f x 或()f y (2)利用重心求积分: 要求: 题型12()Dk x k y dxdy +òò, 且已知D 的面积D S 与重心(,)x y 5. 无界域上的反常二重积分无界域上的反常二重积分(数三) 五: 一类积分的应用(():;;;;f M d D L s WÞW W G S ò): 1. “尺寸”: (1)D Dd S s Ûòò; (2)曲面面积(除柱体侧面); 2. 质量质量, 重心(形心), 转动惯量; 3. 为三重积分为三重积分, 格林公式, 曲面投影作准备. 第六讲: 无穷级数(数一,三) 一. 级数概念级数概念第 16 16 页页 共 30 30 页页 1. 定义定义: (1){}n a , (2)12n n S a a a =+++; (3)l im lim n n S ®¥ (如1(1)!n nn ¥=+å) 注: (1)lim nn a ®¥; (2)nq å(或1n a å); (3)“伸缩”级数:1()n n a a +-å收敛{}n a Û收敛. 2. 性质性质: (1)收敛的必要条件: lim 0n n a ®¥=; (2)加括号后发散, 则原级数必发散(交错级数的讨论); (3)221,0n n n n s s a s s s s +®®Þ®Þ®; 二. 正项级数正项级数 1. 正项级数正项级数: (1)定义: 0n a ³; (2)特征: n S ; (3)收敛n S M Û£(有界) 2. 标准级数标准级数: (1)1p n å, (2)ln kn n a å, (3)1ln kn n å 3. 审敛方法审敛方法: (注:222ab a b £+,ln ln baa b=) (1)比较法(原理):np ka n(估计), 如1()nf x dx ò; ()()P n Q n å (2)比值与根值: *1lim n n n u u+®¥ *lim nn n u ®¥ (应用: 幂级数收敛半径计算) 三. 交错级数(含一般项): 1(1)n n a +-å(0n a >) 1. “审”前考察: (1)0?n a > (2)0?n a ®; (3)绝对(条件)收敛? 注: 若1lim 1n n n a a r +®¥=>,则nu å发散发散 2. 标准级数标准级数: (1)11(1)n n +-å; (2)11(1)n pn +-å; (3)11(1)ln n pn +-å 3. 莱布尼兹审敛法莱布尼兹审敛法(收敛?) (1)前提: na å发散; (2)条件: ,0nn a a ®; (3)结论: 1(1)n n a +-å条件收敛. 第 17 17 页页 共 30 30 页页 4. 补充方法补充方法: (1)加括号后发散, 则原级数必发散; (2)221,0n n n n s s a s s s s +®®Þ®Þ®. 5. 注意事项注意事项: 对比对比对比 na å; (1)nna -å; na å; 2n a å之间的敛散关系之间的敛散关系四. 幂级数: 1. 常见形式常见形式: (1)nn a x å, (2)0()n n a x x -å, (3)20()nn a x x -å 2. 阿贝尔定理阿贝尔定理: (1)结论: *x x =敛*0R x x Þ³-; *x x =散*0R x x Þ£- (2)注: 当*x x =条件收敛时*R x x Þ=- 3. 收敛半径收敛半径,区间,收敛域(求和前的准备) 注(1),nn n n a na x x n åå与n n a x å同收敛半径同收敛半径 (2)nn a x å与20()nn a x x -å之间的转换之间的转换 4. 幂级数展开法幂级数展开法: (1)前提: 熟记公式(双向,标明敛域) (2)分解: ()()()f x g x h x =+(注:中心移动) (特别: 021,x x ax bx c=++) (3)考察导函数: ()'()g x f x 0()()(0)xf xg x dx fÞ=+ò (4)考察原函数: 0()()xg xf x dxò()'()f x g x Þ= 5. 幂级数求和法幂级数求和法(注: *先求收敛域, *变量替换变量替换): (1)(),S x =+åå (2)'()S x =,(注意首项变化) (3)()()'S x =å, (4)()"()"S x S x Þ的微分方程的微分方程第 18 18 页页 共 30 30 页页 (5)应用:()(1)n n n n a a x S x a SÞ=Þ=ååå. 6. 方程的幂级数解法方程的幂级数解法方程的幂级数解法 7. 经济应用经济应用(数三): (1)复利: (1)nA p +; (2)现值: (1)nA p -+ 五. 傅里叶级数(数一): (2T p =) 1. 傅氏级数傅氏级数(三角级数): 01()cos sin 2n n n a S x a nx b nx ¥==++å 2. Dirichlet 充分条件(收敛定理): (1)由()()f x S x Þ(和函数) (2)1()[()()]2S x f x f x =-++ 3. 系数公式系数公式: 01()cos 1(),,1,2,3,1()sin n n a f x nxdxa f x dx nb f x nxdx ppp pp p p pp ---ì=ïï==íï=ïîòòò 4. 题型题型: (注: ()(),?f x S x x =Î) (1)2T p =且(),(,]f x x p p =Î-(分段表示) (2)(,]x p p Î-或[0,2]x p Î (3)[0,]x p Î正弦或余弦正弦或余弦 *(4)[0,]x p Î(T p =) *5. 2T l = 6. 附产品附产品: ()f x Þ01()cos sin 2n n n a S x a nx b nx ¥==++å 第七讲: 向量,偏导应用与方向导(数一) 一. 向量基本运算向量基本运算第 19 19 页页 共 30 30 页页 1. 12k a kb +; (平行b a l Û=) 2. a ; (单位向量(方向余弦) 1(cos ,cos ,cos )aaaa b g =) 3. a b ×; (投影:()a a b b a ×=; 垂直垂直:0a b a b ^Û×=; 夹角夹角:(,)a b ab a b ×=) 4. a b ´; (法向:,n a b a b=´^; 面积面积:S a b =´) 二. 平面与直线平面与直线 1.平面平面P (1)特征(基本量): 0000(,,)(,,)M x y z n A B C Å= (2)方程(点法式): 000:()()()00A x x B y y C z z Ax By Cz D p -+-+-=Þ+++= (3)其它: *截距式截距式1x y za b c++=; *三点式三点式三点式 2.直线直线L (1)特征(基本量): 0000(,,)(,,)M x y z s m n p Å= (2)方程(点向式): 000:x x y y z z L m n p ---== (3)一般方程(交面式): 1111222200A x B y C z D A x B y C z D +++=ìí+++=î (4)其它: *二点式二点式; *参数式参数式;(附: 线段AB 的参数表示:121121121()(),[0,1]()x a a a t y b b b t t z c c c t=+-ìï=+-Îíï=+-î) 3. 实用方法实用方法: (1)平面束方程: 11112222:()0A x B y C z D A x B y C z D p l +++++++=第 20 20 页页 共 30 30 页页 (2)距离公式: 如点如点0(,)M x y 到平面的距离000222Ax By Cz Dd A B C+++=++ (3)对称问题; (4)投影问题. 三. 曲面与空间曲线(准备) 1. 曲面曲面曲面 (1)形式S : (,,)0F x y z = 或(,)z f x y =; (注: 柱面(,)0f x y =) (2)法向(,,)(cos ,cos ,cos )x y z n F F F a b g =Þ (或(,1)x y n z z =--) 2. 曲线曲线曲线 (1)形式():()()x x t y y t z z t =ìïG =íï=î, 或(,,)0(,,)0F x y z G x y z =ìí=î; (2)切向: {'(),'(),'()}s x t y t z t = (或12s n n =´) 3. 应用应用应用 (1)交线, 投影柱面与投影曲线; (2)旋转面计算: 参式曲线绕坐标轴旋转参式曲线绕坐标轴旋转; (3)锥面计算. 四. 常用二次曲面常用二次曲面 1. 圆柱面圆柱面: 222x y R += 2. 球面球面: 2222x y z R ++= 变形: 2222x y R z +=-, 222()z R x y =-+, 3. 锥面锥面: 22z x y =+ 变形: 222x y z +=, 22z a x y =-+ 4. 抛物面抛物面: 22z x y =+, 第 21 21 页页 共 30 30 页页 变形: 22x y z +=, 22()z a x y =-+ 5. 双曲面双曲面: 2221x y z +=± 6. 马鞍面马鞍面: 22z x y =-, 或z xy = 五. 偏导几何应用偏导几何应用 1. 曲面曲面曲面 (1)法向: (,,)0(,,)x y z F x y z n F F F =Þ=, 注: (,)(,1)x y z f x y n f f =Þ=- (2)切平面与法线: 2. 曲线曲线曲线 (1)切向: (),(),()(',',')x x t y y t z z t s x y z ===Þ= (2)切线与法平面切线与法平面 3. 综合综合: :G 00F G =ìí=î , 12s n n=´ 六. 方向导与梯度(重点) 1. 方向导方向导(l 方向斜率): (1)定义(条件): (,,)(cos ,cos ,cos )l m n p a b g =Þ (2)计算(充分条件:可微): cos cos cos x y z uu u u la b g ¶=++¶ 附: 0(,),{cos ,sin }z f x y l q q==cos sin x y z f f lq q ¶Þ=+¶ (3)附: 2222cos 2sin cos sin xx xy yy f f f f lq q q q¶=++¶ 2. 梯度梯度(取得最大斜率值的方向) G : (1)计算: (2)结论结论()b 取l G =为最大变化率方向; 第 22 22 页页 共 30 30 页页 ()c 0()G M 为最大方向导数值. 第八讲: 三重积分与线面积分(数一)一. 三重积分(fdV Wòòò) 1. W 域的特征(不涉及复杂空间域): (1)对称性(重点): 含: 关于坐标面; 关于变量; 关于重心关于重心 (2)投影法: 22212{(,)}(,)(,)xyD x y x y R z x y z z x y =+£Å££ (3)截面法: 222(){(,)()}D z x y x y R z a z b =+£Å££ (4)其它: 长方体长方体, 四面体四面体, 椭球椭球椭球 2. f 的特征: (1)单变量()f z , (2)22()f x y +, (3)222()f x y z ++, (4)f ax by cz d =+++ 3. 选择最适合方法选择最适合方法: (1)“积”前: *dvWòòò; *利用对称性(重点) (2)截面法(旋转体): ()baD z I dzfdxdy=òòò(细腰或中空, ()f z , 22()f x y +) (3)投影法(直柱体): 21(,)(,)xyz x y z x y D I dxdyfdz=òòò (4)球坐标(球或锥体): 220sin ()RI ddf d paqj jr r=×××òòò, (5)重心法(f ax by cz d =+++): ()I ax by cz d V W =+++ 4. 应用问题应用问题: (1)同第一类积分: 质量质量, 质心, 转动惯量, 引力引力 (2)Gauss 公式公式 二. 第一类线积分(Lfds ò) 1. “积”前准备: 第 23 23 页页 共 30 30 页页 (1)Lds L =ò; (2)对称性; (3)代入“L ”表达式表达式 2. 计算公式计算公式: 22()[,]((),())'()'()()b a L x x t t a b fds f x t y t x t y t dt y y t =ìÎÞ=+í=îòò 3. 补充说明补充说明: (1)重心法: ()()Lax by c ds ax by c L ++=++ò; (2)与第二类互换: LLA ds A drt ×=×òò 4. 应用范围应用范围应用范围 (1)第一类积分第一类积分 (2)柱体侧面积柱体侧面积 (),Lz x y ds ò三. 第一类面积分(fdS åòò) 1. “积”前工作(重点): (1)dS S=S òò; (代入代入:(,,)0F x y z S =) (2)对称性(如: 字母轮换, 重心) (3)分片分片 2. 计算公式计算公式: (1)22(,),(,)(,,(,))1xyxy x yD z z x y x y D I f x y z x y z z dxdy =ÎÞ=++òò (2)与第二类互换: A ndSA d S S S×=×òòòò四: 第二类曲线积分(1): (,)(,)LP x y dx Q x y dy +ò (其中其中L 有向) 1. 直接计算直接计算: ()()x x t y y t =ìí=î,2112:['()'()]t t t t t I Px t Qy t dt®Þ=+ò 常见(1)水平线与垂直线; (2)221x y += 2. Green 公式: 第 24 24 页页 共 30 30 页页 (1)()LDQ P Pdx Qdy dxdy xy¶¶+=-¶¶òòò; (2)()L A B ®ò: *P Q y y ¶¶=Þ¶¶换路径; *P Q y y ¶¶¹Þ¶¶围路径围路径 (3)Lò(x y Q P =但D 内有奇点) *LL =òò(变形) 3. 推广推广(路径无关性):P Qy y ¶¶=¶¶ (1)Pdx Qdy du +=(微分方程)()BA L AB u ®Û=ò(道路变形原理) (2)(,)(,)LP x y dx Q x y dy +ò与路径无关(f 待定): 微分方程微分方程. 4. 应用应用应用 功(环流量):IF dr G=×ò (G 有向t ,(,,)F P Q R =,(,,)d r ds dx dy dz t ==) 五. 第二类曲面积分: 1. 定义定义: Pdydz Qdzdx RdxdyS ++òò, 或(,,)R x y z dxdySòò (其中其中S 含侧) 2. 计算计算: (1)定向投影(单项): (,,)R x y z dxdySòò, 其中:(,)z z x y S =(特别:水平面); 注: 垂直侧面, 双层分隔双层分隔 (2)合一投影(多项,单层): (,,1)x y n z z =-- (3)化第一类(S 不投影): (cos ,cos ,cos )n a b g = 3. Gauss 公式及其应用: (1)散度计算: P Q R div A x y z¶¶¶=++¶¶¶ (2)Gauss 公式: S 封闭外侧, W 内无奇点内无奇点 (3)注: *补充“盖”平面:0SS +òòòò; *封闭曲面变形Sòò(含奇点) 4. 通量与积分通量与积分: 第 25 25 页页 共 30 30 页页A d S åF =×òò (S 有向n ,(),,A P QR =,(,,)d S ndS dydz dzdx dxdy ==) 六: 第二类曲线积分(2): (,,)(,,)(,,)P x y z dx Q x y z dy R x y z dz G++ò 1. 参数式曲线参数式曲线G : 直接计算(代入) 注(1)当0rot A =时, 可任选路径; (2)功(环流量):IF drG=×ò 2. Stokes 公式: (要求: G 为交面式(有向), 所张曲面所张曲面å含侧) (1)旋度计算: (,,)(,,)R A P Q R x y z¶¶¶=Ñ´=´¶¶¶ (2)交面式(一般含平面)封闭曲线: 00F G =ìÞí=î同侧法向{,,}x y z n F FF =或{,,}x y zG G G ; (3)Stokes 公式(选择): ()A drA ndSG å×=Ñ´×òòò (a )化为Pdydz Qdzdx RdxdyS++òò; (b )化为(,,)R x y z dxdySòò; (c )化为fdS åòò高数重点知识总结1、基本初等函数：反函数(y=arctanx)，对数函数(y=lnx)，幂函数(y=x)，指数函数(xay=)，三角函数(y=sinx)，常数函数(y=c) 2、分段函数不是初等函数。
