高数中的重要定理与公式及其证明(二)
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高数中的重要定理与公式及其证明(二)
考研数学中最让考生头疼的当属证明题,而征服证明题的第一关就是教材上种类繁多的定理证明。
如果本着严谨的对待数学的态度,一切定理的推导过程都是应该掌握的。
但考研数学毕竟不是数学系的考试,很多时候要求没有那么高。
而有些定理的证明又过于复杂,硬要要求自己掌握的话很多时候可能是又费时又费力,最后还弄得自己一头雾水。
因此,在这方面可以有所取舍。
现将高数中需要掌握证明过程的公式定理总结如下。
这些证明过程,或是直接的考点,或是蕴含了重要的解题思想方法,在复习的初期,先掌握这些证明过程是必要的。
6) 定积分比较定理
… b
如果在区间[a,b]上恒有f(x)^O,则有[f(x)dxAO
b b
推论:i如果在区间[a,b]上恒有f(x)Ag(x),则有f f (x)dx A j g(x)dx ;
ii设M和m是函数f(x)在区间[a b ]上的最大值与最小值,则有:
b
m(b-a)岂 f (x)dx 岂 M (b-a)
'■ a
【点评】:定积分比较定理在解题时应用比较广,定积分中值定理也是它的推论。
掌握其证明过程,对理解及应用该定理很有帮助。
具体的证明过程教材上有。
7) 定积分中值定理
设函数f(x)在区间[a,b]上连续,则在积分区间[a,b]上至少存在一点•使得下式成立:
b
a f (x)dx 二 f ( )(
b -a)
【点评】:微积分的两大中值定理之一,定积分比较定理和闭区间上连续函数的推论,在证明题中有重要的作用。
考研真题中更是有直接用到该定理证明方法的题目,重要性不严而喻。
具体证明过程见教材。
8) 变上限积分求导定理
x
如果函数f(x)在区间[a,b ]上连续,则积分上限的函数 ①(x)=[ f(x)dx 在[a,b ]上
■■a
可导,并且它的导数是
设函数 F (x) f (t)dt ,则有 F (x) = f (u(x))u (x) - f (v(x))v (x)。
t(x) 【点评】:不说了,考试直接就考过该定理的证明。
具体证明过程见教材
9) 牛顿-莱布尼兹公式
b
如果函数f(x)在区间[a,b ]上连续,则有f f(x)dx = F(b)-F(a),其中F(x)是
y a
f (x)的原函数。
【点评】:微积分中最核心的定理,计算定积分的基础,变上限积分求导定理的 推论。
具体证明过程见教材。
10) 费马引理:
设函数f (x)在点x 0的某领域U (x 0)内有定义,并且在x 0处可导,如果对任意的 X U(x °),有 f(x °) _ f (x)或 f(xj 一 f (x),那么 f (X 。
)=0
【点评】:费马引理是罗尔定理的基础,其证明过程中用到了极限的保号性,是 很重要的思想方法。
具体证明过程见教材。
11) 罗尔定理:
如果函数f(x)满足
(1) 在闭区间[a,b ]上连续;
(2) 在开区间(a,b)上可导
(3) 在区间端点处的函数值相等,即 f(a) = f(b)
那么在(a, b)内至少存在一点 (a 「::: b),使得f'( ) = 0。
【点评】:罗尔定理,拉格朗日中值定理,柯西中值定理是一脉相承的三大定理; 它们从形式上看是由特殊到一般,后面的定理包含前面的定理,但实际上却是相 互蕴含,可以相互推导的。
这几个定理的证明方法也就是与中值有关的证明题主 要的证明方法。
中
值定理的证明是高数中的难点,一定要多加注意。
具体证明过 程见教材。
"(X ) dx a f (x)dx 二 f (x),a 乞x 岂b
12) 拉格朗日中值定理:
如果函数f(x)满足
(1)在闭区间[a,b]上连续;
(2)在开区间(a,b)上可导
那么在(a,b)内至少存在一点(a <: b),使得f() 【点评】:同上。
13) 柯西中值定理:
如果函数f (x)和g(x)满足
(1)在闭区间[a,b]上连续;
(2)在开区间(a,b)上可导
I 那么在(a,b)内至少存在一点(a :::::: b),使得丄・
g (◎【点评】:同上。
f(b)- f(a) b「a
f (b)- f(a) g(b)-g(a)
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