高数辅导讲义(4)
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第一部分函数极限连续历年试题分类统计及考点分布本部分常见的题型1.求分段函数的复合函数。
2.求数列极限和函数极限。
3.讨论函数连续性,并判断间断点类型。
4.确定方程在给定区间上有无实根。
一、 求分段函数的复合函数 例1 (1988, 5分) 设2(),[()]1x f x e f x xϕ==-且()0x ϕ≥,求()x ϕ及其定义域。
解: 由2()x f x e =知2()[()]1x f x e xϕϕ==-,又()0x ϕ≥,则()0x x ϕ=≤.例2 (1990, 3分) 设函数1,1()0,1x f x x ⎧≤⎪=⎨>⎪⎩,则[()]f f x =1.练习题: (1)设1,1,()0,1,(),1,1,xx f x x g x e x ⎧<⎪===⎨⎪->⎩求[()]f g x 和[()]g f x ,并作出这两个函数的图形。
(2)设20,0,0,0,()(),,0,,0,x x f x g x x x x x ≤≤⎧⎧==⎨⎨>->⎩⎩求[()],[()],[()],[()]f f x g g x f g x g f x .二、 求数列的极限方法一 利用收敛数列的常用性质一般而言,收敛数列有以下四种常用的性质。
性质1(极限的唯一性) 如果数列{}n x 收敛,那么它的极限唯一。
性质2(收敛数列的有界性)如果数列{}n x 收敛,那么数列{}n x 一定有界。
性质3(收敛数列的保号性) 如果lim nn xa→∞=,且0a >(或0a <),那么存在0n N+∈,使得当0n n >时,都有0n x >(或0n x <).性质4(数列极限的四则运算法则) 如果,,lim lim nn n n xa yb →∞→∞==那么(1)()lim nn n xy a b →∞±=±;(2)lim nn n xy a b→∞∙=∙;(3)当0()nyn N +≠∈且0b ≠时,limn n nx a y b→∞=.例3 若 lim nn xa→∞=,则 limn n x a→∞=.注: 例3的逆命题是不对的, 例如我们取(1)nnx =-, 显然1limn n x →∞=,但数列(1)nnx=-没有极限。
新东方考研高等数学电子教材主讲:汪诚义欢迎使用新东方在线电子教材教材说明:本教案是针对新东方在线使用的内部讲义,本讲义按章节提供。
根据老师的意见,例题的解题步骤不给提供,在课件的板书上有显示,学员自己可以先做题目再听 老师的讲解效果会更好。
严禁翻印、在网上任意传播!第四章 常微分方程§4.1 基本概念和一阶微分方程(甲)内容要点一、基本概念1.常微分方程和阶 2.解、通解和特解 3.初始条件4.齐次线性方程和非齐次线性方程例1.x y e xy y xsin '3''=++为二阶、线性、非齐次方程,如果要求0)0(',1)0(==y y ,这就是初始条件,从而得到特解。
例2.xe y y yy =++sin )'(''2为二阶非线性方程二、变量可分离方程及其推广 1.()()()()0≠=y Q y Q x p dxdyC dx x p y Q dy+=⎰⎰)()(2.齐次方程:⎪⎭⎫ ⎝⎛=x y f dx dy 令,u x y =则,,dx du x u dx dy xu y +==代入后得 )(u f dxdu x u =+,则C x C xdxu u f du +=+=-⎰⎰ln )(三、一阶线性方程及其推广 1.()()x Q y x P dxdy=+ 通解])([)()(C dx e x Q e y dxx p dx x p +⎰⎰=⎰- 2.()()()1,0≠=+ααy x Q y x P dx dy(数学三不考,数一、二要考) )()(1x Q y x P dxdy y =+--αα )()(1111x Q y x P dxdy =+---ααα令z y=-α1 则为一阶线性方程四、全微分方程及其推广(数学一) 1.()()0,,=+dy y x Q dx y x P ,满足yPx Q ∂∂=∂∂ 2.()()0,,=+dy y x Q dx y x P ,y P x Q ∂∂≠∂∂但存在()y x R ,,使()()yRP x RQ ∂∂=∂∂五、差分方程(数学三)(乙)典型例题例1.求dxdyxy dx dy xy =+22的通解。
第一部分函数极限连续历年试题分类统计及考点分布本部分常见的题型1.求分段函数的复合函数。
2.求数列极限和函数极限。
3.讨论函数连续性,并判断间断点类型。
4.确定方程在给定区间上有无实根。
一、 求分段函数的复合函数例1 (1988, 5分) 设2(),[()]1x f x e f x x ϕ==-且()0x ϕ≥,求()x ϕ及其定义域。
解: 由2()x f x e =知2()[()]1x f x e x ϕϕ==-,又()0x ϕ≥,则()0x x ϕ=≤.例2 (1990, 3分) 设函数1,1()0,1x f x x ⎧≤⎪=⎨>⎪⎩,则[()]f f x =1.练习题: (1)设 1,1,()0,1,(),1,1,x x f x x g x e x ⎧<⎪===⎨⎪->⎩求[()]f g x 和[()]g f x , 并作出这两个函数的图形。
(2)设20,0,0,0,()(),,0,,0,x x f x g x x x x x ≤≤⎧⎧==⎨⎨>->⎩⎩求[()],[()],[()],[()]f f x g g x f g x g f x .二、 求数列的极限方法一 利用收敛数列的常用性质一般而言,收敛数列有以下四种常用的性质。
性质1(极限的唯一性) 如果数列{}n x 收敛,那么它的极限唯一。
性质2(收敛数列的有界性)如果数列{}n x 收敛,那么数列{}n x 一定有界。
性质3(收敛数列的保号性) 如果lim n n x a →∞=,且0a >(或0a <),那么存在0n N +∈,使得当0n n >时,都有0n x >(或0n x <).性质4(数列极限的四则运算法则) 如果,,lim lim n n n n x a y b →∞→∞==那么(1)()lim n n n x y a b →∞±=±;(2)lim n n n x y a b →∞•=•;(3)当0()n y n N +≠∈且0b ≠时,limn n n x a y b→∞=.例3 若lim nn xa →∞=,则lim nn xa →∞=.注: 例3的逆命题是不对的, 例如我们取(1)n n x =-, 显然1lim n n x →∞=,但数列(1)n n x =-没有极限。
第三章 一元函数积分学§3.1 不定积分甲 内容要点一.基本概念与性质1.原函数与不定积分的概念设函数()x f 和()x F 在区间I 上有定义,若()()x f x F ='在区间I 上成立,则称()x F 为()x f 在区间I 上的原函数,()x f 在区间I 中的全体原函数称为()x f 在区间I 的不定积分,记以()⎰dx x f 。
其中⎰称为积分号,x 称为积分变量,()x f 称为被积函数,()dx x f 称为被积表达式。
2.不定积分的性质 设()()C x F dx x f +=⎰,其中()x F 为()x f 的一个原函数,C 为任意常数。
则(1)()()C x F dx x F +='⎰或 ()()⎰+=C x F x dF (2)()[]()x f dx x f ='⎰ 或 ()[]()dx x f dx x f d =⎰(3)()()⎰⎰=dx x f k dx x kf (4)()()[]()()⎰⎰⎰±=±dx x g dx x f dx x g x f3.原函数的存在性设()x f 在区间I 上连续,则()x f 在区间I 上原函数一定存在,但初等函数的原函数不一定是初等函数。
例如()⎰dx x 2sin ,()⎰dx x 2cos ,⎰dx x x sin ,⎰dx x x cos ,⎰x dx ln ,dx e x ⎰-2等。
被积函数有原函数,但不能用初等函数表示,故这些不定积分均称为积不出来。
二.基本积分公式1.C x dx x ++=⎰+11ααα(),实常数1-≠α 2.⎰+=C x dx x ln 13.⎰+=C a adx a x xln 1 ()1,0≠>a aC e dx e x x +=⎰4.⎰+=C x xdx sin cos 5.⎰+-=C x xdx cos sin6.C x dx x xdx +==⎰⎰tan cos 1sec 227.C x dx xxdx +-==⎰⎰cot sin 1csc 228.C x xdx x +=⎰sec sec tan 9.C x xdx x +-=⎰csc csc cot 10.C x xdx +-=⎰cos ln tan 11.C x xdx +=⎰sin ln cot 12.C x x xdx ++=⎰tan sec ln sec 13.C x x xdx +-=⎰cot csc ln csc 14.⎰+=-C axx a dx arcsin22 ()0>a 15.C axa x a dx +=+⎰arctan 122 ()0>a 16.C x a x a a x a dx +-+=-⎰ln 2122 ()0>a17.C a x x a x dx +±+=±⎰2222ln ()0>a三.换元积分法和分部积分法1.第一换元积分法(凑微分法) 设()()C u F du u f +=⎰,又()x ϕ可导,则()[]()()[]()()()du u f x u x d x f dx x x f ⎰⎰⎰=='ϕϕϕϕϕ令()()[]C x F C u F +=+=ϕ这里要求读者对常用的微分公式要“倒背如流”,也就是非常熟练地凑出微分。
常用的几种凑微分形式:(1)()()()⎰⎰++=+b ax d b ax f adx b ax f 1()0≠a (2)()()()⎰⎰++=+-b ax d b ax f na dx x b ax f nn n n 11 ()0,0≠≠n a(3)()()()x d x f x dxx f ln ln ln ⎰⎰=(4)⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎰⎰x d x f x dx x f 1112 (5)()()()⎰⎰=x d x f x dx x f2 (6)()()()⎰⎰=xx x x a d a f adx a a f ln 1 ()1,0≠>a a ()()()⎰⎰=xx xxe d ef dx e e f(7)()()()⎰⎰=x d x f xdx x f sin sin cos sin (8)()()()⎰⎰-=x d x f xdx x f cos cos sin cos (9)()()()⎰⎰=x d x f xdx x f tan tan sec tan 2(10)()()()⎰⎰-=x d x f xdx x f cot cot csccot 2(11)()()()⎰⎰=x d x f xdx x x f sec sec tan sec sec (12)()()()⎰⎰-=x d x f xdx x x f csc csc cot csc csc(13)()()()⎰⎰=-x d x f dx xx f arcsin arcsin 1arcsin 2(14)()()()⎰⎰-=-x d x f dx xx f arccos arccos 1arccos 2(15)()()()⎰⎰=+x d x f dx x x f arctan arctan 1arctan 2 (16)()()()⎰⎰-=+x arc d x arc f dx xx arc f cot cot 1cot 2(17)⎰⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+⎪⎭⎫ ⎝⎛x d x f dx x x f 1arctan 1arctan 11arctan 2 (18)()[]()[]()()⎰⎰++++=+++22222222ln ln ln a x x d a x x f dx ax a x x f ()0>a(19)()[]()[]()()⎰⎰-+-+=--+22222222ln ln ln a x x d a x x f dx ax a x x f ()0>a(20)()()()C x f dx x f x f +='⎰ln ()()0≠x f2.第二换元积分法设()t x ϕ=可导,且()0≠'t ϕ,若()[]()()C t G dt t t f +='⎰ϕϕ,则()()()[]()()()[]C x G C t G dt t t f t x dx x f +=+='=⎰⎰-1ϕϕϕϕ令其中()x t 1-=ϕ为()t x ϕ=的反函数。
第二换元积分法绝大多数用于根式的被积函数,通过换元把根式去掉,其常见的变量替换分为两大类: 第一类:被积函数是x 与n b ax +或x 与ndcx b ax ++或由xe 构成的代数式的根式,例如b ae x +等。
只要令根式()t x g n =,解出()t x ϕ=已经不再有根式,那么就作这种变量替换()t x ϕ=即可。
第二类:被积函数含有()0 2≠++A C Bx Ax ,如果仍令t C Bx Ax =++2解出()t x ϕ=仍是根号,那么这样变量替换不行,要作特殊处理,将0>A 时先化为()[]220l x x A ±-,0<A 时,先化为()()[]202x x l A ---然后再作下列三种三角替换之一:根式的形式所作替换三角形示意图(求反函数用)22x a -t a x sin =22x a +t a x tan =22a x -t a x sec =比较简单。
例1.()22222221a x d a x dx a x x --=-⎰⎰()C a xC u du u u a x +-=+==-⎰3222322313121令例2.()⎰⎰⎰-=+++=+2222222222222121dt a t t t a x a x d xa x dx x a x 令 ⎰⎰⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=-=dt a t a dt a t t 2222221 C xa a x a a a a x C t a t a a t ++++-++=++-+=222222ln 2ln2 例3.()⎰⎰⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫⎝⎛+=>+22221111101x x d x x dx x x xdx()C x x C tt tdt t x+⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛++-=+++-=+-=⎰222111ln 1ln 11令3.分部积分法设()x u ,()x v 均有连续的导数,则()()()()()()⎰⎰-=x du x v x v x u x dv x u或()()()()()()⎰⎰'-='dx x v x u x v x u dx x v x u使用分部积分法时被积函数中谁看作()x u 谁看作()x v '有一定规律。
(1)()axn e x P ,()ax x P n sin ,()ax x P n cos 情形,()x P n 为n 次多项式,a 为常数,要进行n 次分部积分法,每次均取axe ,ax sin ,ax cos 为()x v ';多项式部分为()x u 。
(2)()x x P n ln ,()x x P n arcsin ,()x x P n arctan 情形,()x P n 为n 次多项式取()x P n 为()x v ',而x ln ,x arcsin ,x arctan 为()x u ,用分部积分法一次,被积函数的形式发生变化,再考虑其它方法。
(3)bx e axsin ,bx e axcos 情形,进行二次分部积分法后要移项,合并。
(4)比较复杂的被积函数使用分部积分法,要用凑微分法,使尽量多的因子和dx 凑成()x dv 。
乙 典型例题 一.直接积分法所谓直接积分法就是用代数或三角恒等式,并用积分的性质和基本积分公式能直接求出不定积分,它要求初等数学有关公式很熟练。
例1.求()dx xx ⎰-21解:原式⎰⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=+-=-dx x x x dx xx x 2321212221 C x x x ++-=25232152342例2.求下列不定积分(1)⎰++dx x x 1124 (2)()⎰+1x x dx(3)⎰+-232x x dx(4)()⎰+122x x dx 例3.求dx xxx ⎰⋅-⋅32532 例4.求下列不定积分(1)⎰xdx 2tan (2)⎰⋅x x dx22cos sin例5.求下列不定积分 (1)⎰dx x 2sin2(2)⎰-dx xx x sin cos 2cos (3)⎰dx xx x22cos sin 2cos (4)⎰++dx x x 2cos 1cos 12 分析:三角函数中的倍角公式1cos 2sin 21sin cos 2cos 2222-=-=-=x x x x x ,在不定积分的计算中常可起到简化计算的作用。