导数、复数
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大学复变函数的基本概念复变函数是数学分析中的重要概念,它在工程学、物理学、计算机科学等领域都有广泛的应用。
本文将介绍大学复变函数的基本概念,包括复数、复平面、复函数以及复变函数的导数和积分等内容。
复数是复变函数研究的基础,它由实数和虚数部分构成。
设z是一个复数,可以表示为z=a+bi,其中a为实部,b为虚部,i为虚数单位,满足i²=-1。
复数在复平面上的表示可以视为点的坐标,实部和虚部分别对应x轴和y轴。
复平面将复数与几何图形联系起来,使得复数的运算有了直观的几何解释。
复函数是将一个或多个复数的集合映射到另一个复数集合的函数。
设f(z)是一个复函数,其中z和f(z)都是复数。
复函数的运算与实函数类似,可以进行加减乘除、求幂以及对数等运算。
复函数的可导性也是复变函数研究的关键。
如果f(z)在某一点z0处可导,那么复函数在该点处的导数可以用极限来定义,即f'(z0)=lim[(f(z)-f(z0))/(z-z0)],这里z趋于z0。
复变函数的导数具有与实函数导数不同的性质。
由于复数具有实部和虚部,所以复变函数的导数要求实部和虚部的导数都存在且满足柯西-黎曼条件。
如果f(z)在某一区域内满足柯西-黎曼条件,并且其实部和虚部都是连续可微的,那么f(z)是该区域内的全纯函数。
复变函数的积分同样是复变函数研究的重要内容。
对于一条曲线上的复变函数f(z)来说,可以通过求取沿曲线的积分来描述曲线上的运动。
这种类型的积分称为曲线积分,可以通过参数化来计算。
此外,还有复变函数的级数展开、留数定理等重要概念和理论。
这些概念和理论为复变函数的分析提供了基础,使得我们可以更深入地研究复变函数的性质和行为。
总结起来,大学复变函数的基本概念包括复数、复平面、复函数、导数、积分等内容。
复变函数在数学及应用领域扮演着重要的角色,深入理解和掌握这些概念对于进一步的学习和研究都具有重要的意义。
通过学习复变函数的基本概念,我们可以更好地理解和应用复变函数的原理和方法,为解决实际问题提供有力的数学工具。
复变函数与积分变换知识点复变函数是数学中极具特色和深刻内涵的一个分支,其理论和应用不仅涉及到数学领域,也伸展至物理、工程、计算机等多个领域。
而积分变换则是复变函数中的一项重要技术,可应用于信号处理、控制系统等领域。
本文将介绍关于复变函数和积分变换的知识点。
1. 复数及其运算复数是一种拓展了实数的数学概念,其具有实部和虚部,记作z = x + yi(其中 x 和 y 均为实数,i 为虚数单位,满足 i² = -1)。
复数的加、减、乘法等运算法则与实数有所区别,例如:(1)加法:若 z = x + yi,w = u + vi,则 z + w = (x + u) + (y + v)i。
(2)减法:若 z = x + yi,w = u + vi,则 z - w = (x - u) + (y - v)i。
(3)乘法:若 z = x + yi,w = u + vi,则 z × w = (xu - yv) + (y u + x v)i。
(4)除法:若 z = x + yi,w = u + vi,则 z ÷ w = (xu + yv)/(u²+ v²) + (y u - x v)/(u² + v²)i。
2. 复变函数的概念复变函数是自变量为复数、因变量为复数的函数。
设 z = x + yi,w = u + vi,则复变函数 f(z) 的定义为: f(z) = u(x,y) + v(x,y)i (其中,u(x,y) 和 v(x,y) 均为实函数)。
复变函数的导数、积分、解析函数等概念与实函数也有所不同,例如:(1)导数:复变函数 f(z) 在点 z0 的导数定义为:f'(z0) = lim (f(z) - f(z0))/(z - z0) (其中,极限是沿着复平面中有向直线逼近 z0 时的极限)(2)积分:复变函数沿着简单曲线γ 的积分(记作∮γ f(z) dz)定义为:∮γ f(z) dz = ∫ab f(γ(t))γ'(t) dt (其中,γ(t) 为参数方程,γ'(t) 为γ(t) 的导数)(3)解析函数:对于复平面上的一个区域 D,若在 D 内的每一点都有导数,则称 f(z) 在 D 内为解析函数。
高等数学中的复变函数及其应用1.引言高等数学是理工科学生必修的一门重要课程,其中的复变函数更是数学中一门非常重要的分支。
复变函数是用复数集作为自变量和因变量的函数,它们具有非常丰富的性质,在物理、工程等领域中有着广泛的应用。
2.复数及其表示复数是由实数和虚数构成的数,它被表示为a + bi的形式,其中a是实数部分,b是虚数部分,i是虚数单位,即i²=-1。
复数也可以用极坐标表示,即r(cosΘ + i sinΘ),其中r是模长,Θ是辐角。
3.复变函数的定义与性质复变函数是将复数映射到复数的函数,即f(z)=u(x,y)+iv(x,y),其中u(x,y)和v(x,y)是实变量函数,z=x+iy是复数。
虚部和实部也分别称为复变函数的虚部和实部。
复变函数的导数被称为复变函数的导函数,它定义为极限lim(z→0) (f(z+h)-f(z))/h,通过一系列运算可以证明:当复变函数f(z)可导时,它的导函数存在,且它一定满足柯西-黎曼方程(即实部的偏导数等于虚部的负偏导数),反之亦然。
4.柯西定理和柯西公式柯西定理是复分析中最基本的定理之一,它指出:如果在区域D内f(z)是可导的,则任何简单闭曲线C都满足∮ f(z)dz=0,其中∮表示对C积分。
柯西公式是柯西定理在更一般的场合下的推论,它指出:如果在区域D内f(z)是可导的,则对于D内C的内部点a,有f(a)=1/2πi ∮f(z)/(z-a) dz,其中∮表示对C积分。
5.解析函数解析函数是在一个区域内无处不可导的函数,它具有以下性质:(1)具有唯一性,即在一个区域内,如果两个函数在区域内的每个点都可导且导数相等,则这两个函数相等。
(2)可分离实部和虚部,即若f(z)=u(x,y)+iv(x,y)是解析函数,则它的实部u(x,y)和虚部v(x,y)都是调和函数,即满足在区域内的拉普拉斯方程u(x,y)和v(x,y)的偏导数等于零。
(3)具有最大模原理,即如果f(z)是区域D内的解析函数,其在D的一部分上取得了最大值,则它必须在该区域的边界上取得最大值。
高中数学知识点总结导数的应用高中数学知识点总结_导数的应用导数的应用、复数1.用导数研究微分的单调性。
yf(x)在区间(a,b)内可导,若f"(x);0,则yf(x)在(a,b)上递增;若f"(x)[巩固2设f(x)是函数f(x)的导函数,将yf(x)和yf(x)三维空间的图象画在同一个直角坐标系中,不可能正确的是()(07浙江理8)OA.xOB.xOC.xOD.xyyyy[巩固3]函数f(x)、g(x)在R上可导,且f(x);g(x),若a;b,则()A.f(a);g(b)B.g(a)解析:f"(x)3x22axb0,∴f/(1)=2ab30①2f(1)1abaa4a3或10②由①②得:b3b11a3当时,f"(x)3x26x33(x1)20,此时函数f(x)无极值,舍去;b3当a4b11时f/(x)3x28x11,函数f(x)在x1处左减右增,有极小值;此时∴f(2)18。
注:在解决“已知函数的最大值点求参变量”的问题时,为避免“增根”,需将求出的参变量的值代入f/(x)检验其是否为完全平方式,若是则函数无极值(单调),否则有极值;也可以对f/(x)再次求导,看f为负则有极大值。
[巩固1]已知f(x)ax3bx2cx在区间[0,1]上是增函数,在区间(,0),(1,)上是减函数,又f()2132.(Ⅰ)求f(x)的解析式;(Ⅱ)若在区间[0,m](m>0)上恒有f(x)≤x成立,//为0则无极值,为正则有极小值,(x0)的值,求m的取值范围.[举例2]设函数f(x)ax2blnx,其中ab0.证明:当ab0时,函数f(x)没有极值点;当ab0时,函数f(x)有且只有一个极值点,并求出极值.(07高考山东文21)3.求yf(x)在闭区间内所的最值的步骤:(1)求导数f"(x)(2)求导数方程f"(x)=0的根(3)检查f"(x)在根的左右值的符号,列表求得极值;也可通过可解不等式f"(x)≥0及再以确定函数的极值;最后将极值与f"(x)≤0确定函数yf(x)在给定区间内的单调情况,区间端点的函数值比较以确定最值。
数学导数复数知识点总结在本文中,我们将对导数的复数知识点进行详细总结,包括复数的定义、复数函数的导数、复数函数的全微分与全导数,以及一些相关的应用和例题。
一、导数的复数定义1.1 复数的定义在正式介绍导数的复数知识点之前,我们有必要先来回顾一下复数的概念。
复数是由一个实数部分与一个虚数部分组成的数,通常表示为 a+bi,其中a和b都是实数,而i是虚数单位,满足i²=-1。
因此,复数可以看作是实数与虚数的结合,是一个具有一定规律和性质的数。
而复数函数就是以复数为自变量和因变量的函数,例如f(z)=z²+1,其中z是复数。
1.2 复数的运算对于复数的运算,我们可以通过实部和虚部的运算,实现加减乘除等操作。
例如,对于复数z1=a1+b1i和z2=a2+b2i,它们的和、差、积、商分别为z1+z2=(a1+a2)+(b1+b2)i,z1-z2=(a1-a2)+(b1-b2)i,z1*z2=(a1a2-b1b2)+(a1b2+a2b1)i,z1/z2=(a1a2+b1b2)/(a2²+b2²)+((a2b1-a1b2)/(a2²+b2²))i。
通过这些运算,我们可以得到两个复数的和、差、积、商,这为后续导数的复数知识点打下了基础。
1.3 导数的复数定义在实数情况下,我们知道导数的定义是函数在某一点的极限。
而对于复数函数,我们同样可以根据实数的导数定义来给出复数函数导数的定义。
设f(z)是z的一个函数,如果存在复数w,使得对于任意给定的ε>0,存在另一个正数δ,当|z-z0|<δ时,|f(z)-w|<ε成立,则称f(z)在z=z0处有极限w,记作limz→z0f(z)=w。
如果函数f(z)在z0处有极限w,且对于z0的任何邻域内的点z≠z0,都有limz→z0(f(z)-f(z0))/(z-z0)=w,则称f(z)在z0处可导,并称w是f(z)在z0处的导数。
微积分中的实函数与复函数微积分是数学中的重要分支,它主要涉及到函数的导数、积分以及微分方程等部分内容。
在微积分中,函数可以分为实函数和复函数两类。
在这篇文章中,我们将探讨这两种类型的函数在微积分中的应用和意义。
实函数实函数是指函数的定义域和值域都是实数集合的函数。
在微积分中,实函数的应用非常广泛。
其中,导数是实函数中的重要概念之一。
导数表示函数在某一点的变化率,它的计算方法主要有两种:一是通过极限来进行计算,即$f'(x)=\lim_{h\to0}\frac{f(x+h)-f(x)}{h}$,另一种是使用微分的方法,即$df=f'(x)dx$。
因为函数的导数可以表示出函数的变化率,所以在物理学、经济学、工程学等方面都得到了广泛的应用。
实函数中的另一个重要概念是积分。
积分是求函数曲线下的面积的一种方法。
在微积分中,有定积分和不定积分两种方法。
其中,不定积分表示导数的反函数,也就是表示出函数的原函数。
在实际应用中,常常需要对某些函数进行积分求解,以得到一些重要的物理量,例如体积、质量、热量等。
因此,在物理学、化学、工程学中都有着广泛的应用。
复函数复函数指的是函数的定义域和值域都是复数集合的函数。
在微积分中,复函数也扮演着非常重要的角色。
与实函数不同的是,由于复数有虚部,因此复数函数的导数和积分需要进行特别处理。
实际上,复函数的导数定义与实数函数的导数定义类似,只需要利用极限或者微分的方法进行求解即可。
但是,在求解复函数的积分时,情况就需要复杂一些。
由于复数的乘法不满足交换律,所以无法使用重积分或者线积分的方法对复函数进行求解。
解决这个问题的关键是使用留数定理。
留数定理是复杂分析学中的一个重要定理,它可以用来计算函数的积分。
具体来说,留数定理的思想是将函数在其奇点处展开成一个无限级数,从而得到其积分值。
在具体应用中,留数定理可以用来求解许多重要的物理量,例如电荷量、电荷分布、电磁场等。
高中物理必备数学知识一、导数与微分导数和微分是高中物理中常用的数学工具之一。
导数是描述函数变化率的工具,通过求导可以得到函数在某一点的斜率。
而微分则是导数的一个应用,用于近似计算函数在某一点附近的变化情况。
在高中物理中,导数和微分常常被用来描述物体的运动状态和变化趋势。
二、积分与定积分积分与定积分是导数和微分的反运算。
积分可以用来求解函数的原函数,定积分则可以用来计算函数在一定范围内的面积。
在高中物理中,积分和定积分常常被用来求解物体的位移、速度和加速度等相关问题。
三、三角函数与三角恒等式三角函数是描述角度关系的数学工具,包括正弦、余弦和正切等。
在高中物理中,三角函数常常被用来描述物体的运动轨迹和力的方向。
此外,三角恒等式是三角函数之间的一组等式,可以用来简化和化简三角函数的运算。
四、向量与矢量运算向量是描述物理量的大小和方向的数学工具,包括位移、速度、加速度等。
在高中物理中,向量常常被用来描述物体的运动状态和力的作用方向。
此外,向量还可以进行一系列的运算,如加法、减法和数量积等。
五、复数与复数运算复数是一个包含实部和虚部的数,可以用来描述电路中的交流电信号和波动现象。
在高中物理中,复数常常被用来表示电压、电流和光的振幅等物理量。
此外,复数还可以进行一系列的运算,如加法、减法和乘法等。
六、指数与对数指数和对数是数学中常见的运算符号,用来表示幂运算和反运算。
在高中物理中,指数和对数常常被用来描述物体的指数增长和减少规律,如指数函数和半衰期等。
此外,指数和对数还可以用来解决一些复杂的物理问题,如放射性衰变和震荡现象等。
七、概率与统计概率和统计是数学中的一门重要分支,用来描述随机事件的发生概率和数据的规律性。
在高中物理中,概率和统计常常被用来分析实验数据和进行误差分析。
此外,概率和统计还可以用来解决一些复杂的物理问题,如量子力学和热力学等。
总结起来,高中物理必备的数学知识包括导数与微分、积分与定积分、三角函数与三角恒等式、向量与矢量运算、复数与复数运算、指数与对数,以及概率与统计。
高考数学常用二级结论:排列组合概率统计、复数、导数(收藏)一、排列组合二项式定理概率与统计42.二项式系数恒等式:n n n r n n n n C C C C C 2210=++++++13502412n n n n n n n n n C C C C C C C C -++++=++++=奇偶43.组合数性质m n m n n C C -=,11m m m n n n C C C -++=,1121++++=++++r n r n r r r r r r C C C C C ,11k k n n kC nC --=.44.线性回归方程y a bx =+必过定点(,)x y ,其中11n i i x x n ==∑,11ni i y y n ==∑. 45.方差与标准差(1)一组数据123,,,,n x x x x ⋯,他们的方差为123111()nn i i x x x x x x n n ==+++⋯+=∑ 222222123n 111[(x )(x ) (x )(x )]()n i i S x x x x x x n n ==+++⋯+=∑-----,标准差为σ= (2)两组数据123,,,,n x x x x ⋯与123,,,,n y y y y ⋯,其中i y ax b =+,1,2,3,,i n =⋯.则y ax b =+,它们的方差为222y x S a S =,标准差为||y x a σσ=46.具有线性关系的随机变量的数学期望与方差有以下关系式:(1)()()E a b aE b ξξ+=+;(2)2()()V a b a V ξξ+=.47.二项分布:(,)X B n p 的数学期望与方差公式:(1)()E X np =;(2)()(1)V X np p ==-.二、复数48.复数模的等式与不等式: (1)()22221212122z z z z z z ++-=+; (2)121212z z z z z z -≤±≤+49.复数的几何意义及应用:复平面上: (1)0z z r -=(0)r >表示圆心为0z 半径为r 的圆; (2)0z z r -≤(0)r >表示圆心为0z 半径为r 的圆面; (3)222z z z z a ++-=12(20)a z z >->,表示以12,z z 为焦点的椭圆.三、导数50.()()111()n n x n x n Q -'⎡⎤+=+∈⎣⎦,x x e e =')(,xx 1)(ln =',x x cos )(sin =',x x sin )(cos -=' 51.ln 1x x ≤-(0)x >,1x e x ≥+()x R ∈.52.定积分 (1)1(ln )(ln )(ln )ln ln b b a a dx x c b c a c b a x =+=+-+=-⎰(0)b a >>(2)ab a ==⎰(0)b a >> (3)11111()11|b p p p p a b a x dx x b a p p +++==-++⎰(0,)p b a >> (4)(ln 1)ln ln ln b x x b a a b dx x b a a+==-⎰(0)b a >> (5)sin cos cos cos b a b xdx x c a b a=-+=-⎰()b a >。
【高中数学】导数的综合应用极限复数【高中数学】导数的综合应用、极限、复数一、课程内容:导数的综合应用、极限、复数二、教学重点和难点:1.理解可能函数的单调性与其导数关系,会求函数的极值,最值2.掌握序列和函数极限的算法,能够找到序列的函数极限,理解连续性的含义3.了解复数的有关概念,能进行加、减、乘、除运算[典型示例][例1]已知a为实数在和上都递增,求的取值范围。
解决方案:,即①∴当时,,当时,② 设定当时,这是从① 及② 上半部分是一个减法函数,计算的值范围。
解:命令或∵当函数的值为时,它在函数的值范围内。
解析:(1)对函数,得因此,变化如下:x-ㄊ最大值ㄋ最低限度ㄊ在那个时候,上限是一个减法函数,上限是时间,时间,时间,时间的单调函数。
充分必要条件是解为综上高中化学,上为单调函数的充分必要条件为,即的取值范围是,,若存在单调递减区间,求<0"style=''>的范围。
解决方案:<3"style='width:89.25pt;>明确指出<5“style=>有一个解决方案∴∵(*)设,∵当∵ 不能小于0∴又∵且∴,即函数定义域为对(0,10)10(10,30)-ㄊㄋ①当取得最大值为即时,在取得最大值。
解:∵‡这是方程式吗∴[例7]有一个常数对所有正整数都成立吗?证明你的结论。
解:分别将∴下面用归纳法证明(1)当时,它成立了(2)假设时,左边由(1)(2)知等式对一切成立[例8]当m取任何实数时,复数就是实数∴② ‡ 和③∴或[模拟]一.选择题1.如果已知是上的单调递增函数,则的最大值为()a.0b.1c.2d.32.如果曲线通过一个点,该曲线在该点的切线方程为()a.d.3.已知最大值为6 on,则此函数为in,其中,则c.极大值为5,无极小值d、最小值是,没有最大值6.函数的极值点是()a、博士③;④ 当极限值为1()a.①③b.②③c.③④d.①④8.c.d(1)若的取值范围。
导数与复数知识点总结导数是微积分中的一个重要概念,它描述了函数在某一点的变化率。
在实际应用中,导数被广泛应用于物理、工程、经济学等领域。
而复数是数学中的一个重要概念,它可以表示平面上的点,并且在电路分析、波动方程等领域有广泛的应用。
在本文中,我将对导数和复数的基本概念进行总结,并对它们的应用进行简要介绍。
导数的基本概念导数描述了函数在某一点的变化率。
对于函数y=f(x),它在x点的导数可以表示为f'(x),或者写作dy/dx。
导数的几何意义是函数图像在某一点的切线斜率。
导数可以通过极限来定义,即f'(x)=lim(Δx→0)(f(x+Δx)−f(x))/Δx。
导数具有线性性质,即对于常数k和函数f(x),有f'(x)=kf(x)。
导数的求导规则包括常数法则、幂函数法则、指数函数法则、对数函数法则、三角函数法则等。
其中,常数法则指出,对于常数a和b,f(x)=a的导数为0,f(x)=x^n的导数为nx^(n-1),f(x)=e^x的导数为e^x,f(x)=log_ax的导数为1/(xlna),f(x)=sinx的导数为cosx,f(x)=cosx的导数为-sinx。
导数的求导法则也包括乘积法则和商数法则,这两个法则是计算复杂函数的导数的重要工具。
乘积法则指出,对于两个函数f(x)和g(x),它们的导数可以表示为(f(x)g(x))'=f'(x)g(x)+f(x)g'(x)。
商数法则指出,对于两个函数f(x)和g(x),它们的导数可以表示为(f(x)/g(x))'=(f'(x)g(x)-f(x)g'(x))/(g(x))^2。
导数的高阶导数和隐函数求导法则也是微积分的重要内容。
导数的应用导数的应用广泛,包括但不限于牛顿法求根、泰勒展开、极值和拐点、曲率和离散化模型。
牛顿法求根是利用导数的几何意义来求解函数的根的方法。
当函数f(x)在某一点x_0的导数f'(x_0)≠0时,函数f(x)与x轴相交,并且在x_0点附近,函数f(x)与x轴的交点可以通过求解方程f(x)=0来找到。
导数1 )(x f0000000()()()limlim x x x x f x x f x yf x y x x=∆→∆→+∆-∆''===∆∆.2 几种常见函数的导数:(1) 0='C (C 为常数).(2) 1()()n n x nx n Q -'=∈.(3) x x cos )(sin ='. (4) x x sin )(cos -='. (5) x x 1)(ln =';1(log )log a a x e x'=. (6) xxe e =')(; a a a xxln )(='.3 导数的运算法则:(1)'''()u v u v ±=±.(2)'''()uv u v uv =+.(3)'''2()(0)u u v uv v v v -=≠. 4. 复合函数的导数:设函数()u x ϕ=在点x 处有导数()x u x ϕ'=',函数()y f u =在点x 的对应点u 处有导数()u y f u '=',则复合函数(())y f x ϕ=在点x 处也有导数,且x u x u y y '''⋅= 或(())()()x f x f u x ϕϕ'='⋅' 复合函数对自变量的导数,等于已知函数对中间变量的导数,乘以中间变量对自变量的导数 基本步骤是:分解——求导——相乘——回代 5 函数)(x f y =在点0x 处的导数的几何意义:函数)(x f y =在点0x 处的导数是曲线)(x f y =在))(,(00x f x P 处的切线的斜率)(0x f ',相应的切线方程是))((000x x x f y y -'=-.6 一般地,设函数)(x f y =在某个区间可导,如果0)(>'x f ,则)(x f 为增函数;如果0)(<'x f ,则)(x f 为减函数;如果在某区间内恒有0)(='x f ,则)(x f 为常数;7. 已知函数)(x f y =在),(b a 上单调递增,则0)(≥'x f已知函数)(x f y =在),(b a 上单调递减,则0)(≤'x f8 极值的概念:设函数)(x f 在点0x 附近有定义,且对0x 附近的所有点都有 (或 ),则称)(0x f 为函数的一个极大(小)值.称0x 为极大(小)值点. 9 求可导函数极值的步骤:① 求导数)(x f '; ② 求方程0)(='x f ;③ 检验)(x f '在方程0)(='x f 的根左右的符号,如果在根的左侧附近为正,右侧附近为负,那么函数y =)(x f 在这个根处取得 ;如果在根的左侧附近为负,右侧为正,那么函数y =)(x f 在这个根处取得 .10.函数的最大值与最小值:⑴ 设y =)(x f 是定义在区间[a ,b ]上的函数,y =)(x f 在(a ,b )内有导数,则函数y =)(x f 在[a ,b ]上 有最大值与最小值;但在开区间内 有最大值与最小值. (2) 求最值可分两步进行:① 求y =)(x f 在(a ,b )内的 值;② 将y =)(x f 的各 值与)(a f 、)(b f 比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.(3) 若函数y =)(x f 在[a ,b ]上单调递增,则)(a f 为函数的 ,)(b f 为函数的 ;若函数y =)(x f 在[a ,b ]上单调递减,则)(a f 为函数的 ,)(b f 为函数的 . 11可导函数在某点处的导数为零,函数在这一点处存在极值的必要而不充分条件。
复数可导的充分必要条件复数可导是指一个复数函数在某一点处存在导数。
那么,什么样的复数函数可以被称为可导的呢?本文将从充分必要条件的角度来探讨这个问题。
我们需要了解复数函数的导数的定义。
与实数函数类似,复数函数的导数也是一个极限值,即:$$f'(z)=\lim_{\Delta z\to 0}\frac{f(z+\Delta z)-f(z)}{\Delta z}$$其中,$\Delta z$ 是一个无限趋近于$0$ 的复数。
这个定义告诉我们,要判断一个复数函数在某一点处是否可导,需要考虑这个极限是否存在。
接下来,我们来看一下复数可导的充分必要条件。
充分条件:如果一个复数函数在某一点处可导,那么它在这一点处一定满足柯西-黎曼方程。
柯西-黎曼方程是指:$$\frac{\partial u}{\partial x}=\frac{\partial v}{\partial y},\quad \frac{\partial u}{\partial y}=-\frac{\partial v}{\partial x}$$其中,$u$ 和 $v$ 分别是复数函数 $f(z)=u(x,y)+iv(x,y)$ 的实部和虚部。
这个条件告诉我们,如果一个复数函数在某一点处可导,那么它的实部和虚部在这一点处必须满足柯西-黎曼方程。
必要条件:如果一个复数函数在某一点处满足柯西-黎曼方程,并且它的实部和虚部在这一点处连续且具有一阶偏导数,那么它在这一点处可导。
这个条件告诉我们,如果一个复数函数在某一点处可导,那么它的实部和虚部在这一点处必须满足柯西-黎曼方程,并且它的实部和虚部在这一点处必须连续且具有一阶偏导数。
复数可导的充分必要条件是:一个复数函数在某一点处可导,当且仅当它在这一点处满足柯西-黎曼方程,并且它的实部和虚部在这一点处连续且具有一阶偏导数。
需要注意的是,这个条件只是充分必要条件,也就是说,满足这个条件的函数一定是可导的,但是不满足这个条件的函数不一定是不可导的。
第十二讲 导数及其应用和数系的扩充与复数
导数及其应用(1)
一、考试要求
内容
等级要求
A B C 导数及其应用
导数的概念
√ 导数的几何意义 √ 导数的运算
√
二、考点回顾 1、 函数)(x f 在区间],[21x x 上的平均变化率为 ;(导数的背景:切线的斜率、瞬时速度、边际成本)
2、
定义:设函数)(y x f =在区间()b a ,上有定义,),,(0b a x ∈当x ∆无限趋近于0时比值
x
x f x x f x y ∆-∆+=∆∆)()(00无限趋近于一个常数A ,则称)(x f 在点0x x =处可导,并称该常数A 为函数)(x f 在点0x x =处的导数,记作)(0x f '.
注:(1)在求曲线的切线方程时,要注意区分所求切线是曲线上某点处的切线,还是过某点的切线:曲线上某点处的切线只有一条,而过某点的切线不一定只有一条,即使此点在曲线上也不一定只有一条;(2)导数)(0x f '的几何意义就是曲线)
(y x f =在点)()(,00x f x 处的切线的斜率.
3、
若)(x f 对于区间()b a ,内的任一点都可导,则)(x f 在各点的导数也随着自变量x 的函数,该函数称为)(x f 的导函数,
记作)(x f '.
①)()(t s t v '=表示瞬时速度;)()(t v t a '=表示瞬时加速度;②在经济学中,生产x 件产品的成本称为成本函数,记为)(x C ;出售x 件产品的收益称为收益函数,记为)(x R ;)(x R —)(x C 称为利润函数,记为)(x P ;相应地)
(,,x P x R x C )()(''分别称为边际成本函数、边际收益函数和边际利润函数.)(x C 在a x =处的与导数)(a C '称为生产规模为a 时的边际成本值;③)(x f '与)(0x f '是不同的概念:)(0x f '是一个常数,)(x f '是一个函数;)(0x f '是)(x f '在0x x =处的函数值 4、
基本初等函数求导公式
幂函数:
=')(α
x (α为常数) 指数函数:=')(x
a (a >0,且1≠a ) 特例:=')(x
e
对数函数:=')(log x a (a >0,且1≠a ) 特例:=')
(x ln
正弦函数:=')(sin x 余弦函数:=')(cos x
导数及其应用(2)
一、考试要求
内容
等级要求
A
B C
导数及其 应用 导数的运算
√ 利用导数研究函数的单调性和极值
√ 导数在实际问题中的应用
√
二、考点回顾
(1)导数与函数的单调性:若()0f x '>,则()f x 为增函数;若()0f x '<,则()f x 为减函数;若()0f x '=恒成立,则()f x 为常数函数;若()f x '的符号不确定,则()f x 不是单调函数.
(2)利用导数求函数单调区间的步骤:①求()f x ';②求方程()0f x '=的根,设为12,,n x x x ;③12,,n x x x 将给定区间
分成n+1个子区间,再在每一个子区间内判断()f x '的符号,由此确定每一子区间的单调性.
(3)求函数()y f x =在某个区间上的极值的步骤:(i )求导数()f x ';(ii )求方程()0f x '=的根0x ;(iii )检查()f x '在方程
()0f x '=的根0x 的左右的符号:”左正右负”⇔()f x 在0x 处取极大值;”左负右正”⇔()f x 在0x 处取极小值.
特别提醒:①0x 是极值点的充要条件是0x 点两侧导数异号,而不仅是()0f x '=0,()0f x '=0是0x 为极值点的必要而不充分条件.②给出函数极大(小)值的条件,一定要既考虑0()0f x '=,又要考虑检验”左正右负”(“左负右正”)的转化,否则条件没有用完,这一点一定要切记!
(4)求函数()y f x =在[,a b ]上的最大值与最小值的步骤:①求函数()y f x =在(,a b )内的极值;②将()y f x =的各极值与()f a ,()f b 比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值.
特别注意:①利用导数研究函数的单调性与最值(极值)时,要注意列表!②要善于应用函数的导数,考察函数单调性、最值(极值),研究函数的性态,数形结合解决方程不等式等相关问题.
(5)导数的三大应用:
①求斜率:在曲线的某点有切线,则求导后把横坐标代进去,则为其切线的斜率; ②有关极值:就是某处有极值,则把它代入其导数,则为0;
③单调性的判断: ()0f x '>,)(x f 单调递增;()0f x '<,)(x f 单调递减,和一些常见的导数的求法.
数系的扩充与复数
一. 复数的定义
1. 复数的定义:形如的数叫复数,叫复数的实部,叫复数的虚部全体复数所成的集合叫做
复数集,用字母C表示。
说明
(1)虚数单位:(1)它的平方等于-1,即;(2)实数可以与它进行四则运算,进行四则运算时,原有加、乘运算律仍然成立。
(2)与-1的关系:就是-1的一个平方根,即方程x2=-1的一个根,方程x2=-1的另一个根是-。
(3)的周期性:4n+1=i,4n+2=-1,4n+3=-i,4n=1。
(4)复数的代数形式:复数通常用字母z表示,即,把复数表示成a+bi的形式,叫做复数的代数形式。
(5)复数与实数、虚数、纯虚数及0的关系:对于复数,当且仅当b=0时,复数a+bi(a、b ∈R)是实数a;当b≠0时,复数z=a+bi叫做虚数;当a=0且b≠0时,z=bi叫做纯虚数;当且仅当a=b =0时,z就是实数0。
(6)复数集与其它数集之间的关系:N Z Q R C。
(7)两个复数相等的定义:如果两个复数的实部和虚部分别相等,那么我们就说这两个复数相等。
即:如果a,b,c,d∈R,那么a+bi=c+di a=c,b=d。
一般地,两个复数只能说相等或不相等,而不能比较大小。
如果两个复数都是实数,就可以比较大小。
只有当两个复数不全是实数时才不能比较大小。
二. 复数的四则运算
1. 复数z1与z2的加法法则:z1+z2=(a+bi)+(c+di)=(a+c)+(b+d)i。
复数的加法运算满足交换律:z1+z2=z2+z1。
复数的加法运算满足结合律:(z1+z2)+z3=z1+(z2+z3)。
2. 复数z1与z2的减法法则:z1-z2=(a+bi)-(c+di)=(a-c)+(b-d)i。
3. 乘法运算规则:
规定复数的乘法按照以下的法则进行:
设z1=a+bi,z2=c+di(a、b、c、d∈R)是任意两个复数,那么它们的积(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(bc+ad)i。
其实就是把两个复数相乘,类似两个多项式相乘,在所得的结果中把i2换成-1,并且把实部与虚部分别合并。
两个复数的积仍然是一个复数。
乘法运算律:
(1)z
1(z
2
z
3
)=(z
1
z
2
)z
3
(2)z
1(z
2
+z
3
)=z
1
z
2
+z
1
z
3
(3)z1(z2+z3)=z1z2+z1z3
4. 复数除法定义:满足(c+di)(x+yi)=(a+bi)的复数x+yi(x,y∈R)叫复数a+bi除以复数c+
di的商,记为:(a+bi)(c+di)或者
三. 复数的几何意义
复平面、实轴、虚轴:
点Z的横坐标是a,纵坐标是b,复数z=a+bi(a、b∈R)可用点Z(a,b)表示,这个建立了直角坐标系来表示复数的平面叫做复平面,也叫高斯平面,x轴叫做实轴,y轴叫做虚轴。
实轴上的点都表示实数
对于虚轴上的点要除原点外,因为原点对应的有序实数对为(0,0),它所确定的复数是z=0+0i=0表示是实数。
故除了原点外,虚轴上的点都表示纯虚数。
复数集C和复平面内所有的点所成的集合是一一对应关系,即
复数复平面内的点
这是因为,每一个复数有复平面内惟一的一个点和它对应;反过来,复平面内的每一个点,有惟一的一个复数和它对应。
这就是复数的一种几何意义。
也是复数的另一种表示方法,即几何表示方法。