《高等数学(一)微积分》讲义
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微积分课件完整版
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微积分(Calculus)是高等数学中研究函数的微分(Differentiation)、积分(Integration)以及有关概念和应用的数学分支。它是数学的一个基础学科。内容主要包括极限、微分学、积分学及其应用。微分学包括求导数的运算,是一套关于变化率的理论。它使得函数、速度、加速度和曲线的斜率等均可用一套通用的符号进行讨论。积分学,包括求积分的运算,为定义和计算面积、体积等提供一套通用的方法。
词目释义
从17世纪开始,随着社会的进步和生产力的发展,以及如航海、天文、矿山建设等许多课题要解决,数学也开始研究变化着的量,数学进入了“变量数学”时代。整个17世纪有数十位科学家为微积分的创立做了开创性的研究,但使微积分成为数学的一个重要分支的还是牛顿。
(1)运动中速度与距离的互求问题
求物体在任意时刻的速度和加速度;反过来,已知物体的加速度表为以时间为变量的函数公式,求速度和距离。这类问题是研究运动时直接出现的,困难在于,所研究的速度和加速度是每时每刻都在变化的。比如,计算物体在某时刻的瞬时速度,就不能像计算平均速度那样,用移动的距离去除运动的时间,因为在给定的瞬间,物体移动的距离和所用的时间是
是无意义的。但是,根据物理,每个运动的物体在它运动的每一时刻必有速度,这也是无疑的。已知速度公式求移动距离的问题,也遇到同样的困难。因为速度每时每刻都在变化,所以不能用运动的时间乘任意时刻的速度,来得到物体移动的距离。
(2)求曲线的切线问题
这个问题本身是纯几何的,而且对于科学应用有巨大的重要性。由于研究天文的需要,光学是十七世纪的一门较重要的科学研究,透镜的设计者要研究光线通过透镜的通道,必须知道光线入射透镜的角度以便应用反射定律,这里重要的是光线与曲线的法线间的夹角,而法线是垂直于切线的,所以总是就在于求出法线或切线;另一个涉及到曲线的切线的科学问题出现于运动的研究中,求运动物体在它的轨迹上任一点上的运动方向,即轨迹的切线方向。
第 1 页 《微积分》讲义
第一章 极限
一、函数极限的概念:f=A
要点:⑴ x 为变量;⑵ A 为一常量。
二、函数极限存在的充分必要条件:
f=A f=A, f=A
例:判定 是否存在?
三、极限的四则运算法则
⑴ =f± g
⑵ =f · g
⑶ = …… g≠0
⑷ k·f=k· f
四、例:
五、两个重要极限
⑴ =1 =1
⑵ =e =e ………
型
理论依据:
⑴ 两边夹法则:若f≤g≤h,且 limf=limh=A,
则:limg=A 第 2 页 ⑵ 单调有界数列必有极限。
例题:
六、无穷小量及其比较
1、无穷小量定义:在某个变化过程中趋向于零的变量。
2、无穷大量定义:在某个变化过程中绝对值无限增大的变量。
3、高阶无穷小,低阶无穷小,同阶无穷小,等价无穷小。
4、定理: f=A f=A+a ( a=0)
七、函数的连续性
1、定义:函数y=f在点处连续……在点处给自变量x一改变量
x:
⑴ x0时,y0。即: y=0
⑵ f=f
⑶ 左连续: f=f 右连续: f=f
2、函数y=f在区间上连续。
3、连续函数的性质:
⑴ 若函数f和g都有在点处连续,则:f±g、f·g、
(g()≠0)在点处连续。
⑵ 若函数u=j在点处连续,而函数y=f在点=j()处连续,
则复合函数 f(j(x)) 在点处连续。 第 3 页 例: =
4、函数的间断点:
⑴ 可去间断点: f=A,但 f 不存在。
⑵ 跳跃间断点: f=A , f=B,但 A≠B。
⑶ 无穷间断点:函数在此区间上没有定义。
5、闭区间上连续函数的性质:若函数f在闭区间上连续,则:
微积分初步
1 第一讲函数、极限和连续部分
一、教学内容与教学要求
二、学习重难点解析
三、典 型 例 题
一、教学内容与教学要求
(一)教学内容
1.函数
常量与变量,函数概念,基本初等函数,复合函数,初等函数,分段函数。
2.极限
极限的定义,极限的四则运算。
3.连续函数
连续函数的定义和四则运算,间断点。
(二)教学要求
1.了解常量和变量的概念;理解函数的概念;了解初等函数和分段函数的概念熟练掌握求函数的定义域、函数值的方法;掌握将复合函数分解成较简单函数的方法。
2.了解极限概念,会求简单极限。
3.了解函数连续的概念,会判断函数的连续性,并会求函数的间断点。
二、学习重难点解析
(一)关于函数的概念
1.组成函数的要素:
(1)定义域:自变量的取值范围D;
(2)对应关系:因变量与自变量之间的对应关系f。
函数的定义域确定了函数的存在范围,对应关系确定了自变量如何对应到应变量。因此,这两个要素一旦确定,函数也就随之确定。所以说,两个函数相等(即f(x)=g(x))的充分必要条件是两个函数的定义域和对应关系都相等。若两者之一不同,就是两个不同的函数。
2.函数定义域的确定
对于初等函数,一般要求它的自然定义域,具体说来通过下面的途径确定:
(1)函数式里如果有分式,则分母的表达式不为零;
(2)函数式里如果有偶次根式,则根式里的表达式非负;
(3)函数式里如果有对数式,则对数式中真数的表达式大于零;
(4)如果函数表达式是由若干表达式的代数和的形式,则其定义域为各部分定义域的公共部分;
(5)对于分段函数,其定义域为函数自变量在各段取值的之并集;
(6)对于实际的应用问题,应根据问题的实际意义来确定函数的定义域。
3.函数的对应关系
函数的对应关系f或f()表示对自变量x的一个运算,通过f或f()把x变成了y,例如y=f(x)=2x3-5x+1,微积分初步
2 则f代表算式
f( )=2( )3-5( )+1
周世国:《微积分》讲义第一章
周 世 国 讲 义
第一章 函数的极限
第一节 数列的极限
一.数列的极限
1.定义1:按一定次序排列着的无穷多个数:x1,x2, ,xn, 称为一个数列,记为{xn}或间记为xn.也称xn为数列{xn}的通项.
二.数列的极限
1.引例 观察下列几个数列的取值规律:
111 (1){xn}:1,,,...,,... 23n
11⎛1⎫ (2){yn}:,, , ⎪, 24⎝2⎭
(3):{zn}1,-1,1,-1,...,(-1)
(4){wn}:1,2,3, ,n,
这几个数列的取值都有明显的规律性.但前两个数列随着n无限地增大,其取值明显地会无限地接近某个常数,我们就称这两个数列具有极限,并分别记为limxn=0,limyn=0.而后两个数列则不然,如数列{zn}的取值随着n无限地n→∞n→∞n-1n,...
增大,始终在1与-1之间来回变动,而不会无限地接近某个常数,这时我们就称数列{zn}无极限.又如数列{wn}的取值随着n无限地增大也无限地增大,此时,我们也称数列{wn}无极限.为了体现出数列{wn}的这种取值随着n无限地增大也无限地增大的特点,形象地记limwn=∞,但我们一定要论清楚,数列{wn}其实n→∞
是无极限的.
问题:请同学们自己观察出下列数列的取值规律:
(1){xn}:c,c, ,c,
(2){yn}:-1,-2, ,-n,
(3){zn}:2,,...22,23, ,2n,
周世国:《微积分》讲义第一章
(4){Wn}:1111,2,3, ,n, 2222
注意:
(1).刚才几个常见数列的结果要会背,可作为结论来使用;
(2)如果所给的数列取值无任何规律可循,如何求它的极限?(无任何规律可
循的数列,其自然无极限;另外,我们也根本不会去研究这种无任何规律可循的
无穷数列.)
2.数列极限的定义
(1).描述性定义:设有数列{xn},如果当n无限地增大,数列{xn}的值就会无