高等数学讲义
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----高等数学----第一章函数、极限、连续函数是微积分的研究对象,极限是微积分的理论基础,而连续性是可导性与可积性的重要条件。
它们是每年必考的内容之一。
第一节数列极限与函数极限【大纲内容】数列极限与函数极限的定义以及它们的性质;函数的左极限与右极限;无穷小和无穷大的概念及其关系;无穷小的性质及无穷小的比较;极限的四则运算;极限存在的两个准则;单调有界准则和夹逼准则;两个重要极限:;洛必达()法则。
【大纲要求】理解极限的概念,理解函数左极限与右极限的概念,以及极限存在与左、右极限之间的关系;掌握极限的性质及四则运算法则;掌握极限存在的两个准则,并会利用它们求极限;掌握利用两个重要极限求极限的方法;理解无穷小、无穷大的概念,掌握无穷小的比较方法,会用等价无穷小求极限;掌握用洛必达()法则求未定式极限的方法。
【考点分析】数列极限的考点主要包括:定义的理解,极限运算法则的理解,单调有界准则和夹逼准则求极限,利用定积分的定义求和式的极限等等。
函数极限的考点主要包括:用洛必达法则求未定式的极限,由已知极限求未知极限,极限中的参数问题,无穷小量阶的比较等等。
一、数列的极限1.数列的极限无穷多个数按一定顺序排成一列:称为数列,记为数列,其中称为数列的一般项或通项。
设有数列和常数A。
若对任意给定的,总存在自然数,当n>N时,恒有,则称常数A为数列的极限,或称数列收敛于A,记为或。
没有极限的数列称为发散数列。
收敛数列必为有界数列,其极限存在且唯一。
2.极限存在准则(1)定理(夹逼定理)设在的某空心邻域内恒有,且有,则极限存在,且等于A .注对其他极限过程及数列极限,有类似结论.(2)定理:单调有界数列必有极限.3.重要结论:(1)若,则,其中为任意常数。
(2)。
(3)。
【考点一】(1)单调有界数列必有极限.(2)单调递增且有上界的数列必有极限,单调递增且无上界的数列的极限为+∞.(3)单调递减且有下界的数列必有极限,单调递减且无下界的数列的极限为-∞.【评注】(1)在应用【考点一】进行证明时,有些题目中关于单调性与有界性的证明有先后次序之分,需要及时进行调整证明次序。
第八章 无穷级数(数学一和数学三)引言:所谓无穷级数就是无穷多项相加,它与有限项相加有本质不同,历史上曾经对一个无穷级数问题引起争论。
例如:+-++-+-+1)1(1111n历史上曾有三种不同看法,得出三种不同的“和” 第一种 0)11()11()11(=+-++-+- 第二种 1)11()11()11(1=------- 第三种 设S n =+-++-+-+ 1)1(1111则[]S =+-+-- 11111,1S S =- ,12=S 21=S 这种争论说明对无穷多项相加,缺乏一种正确的认识。
1) 什么是无穷多项相加?如何考虑? 2) 无穷多项相加,是否一定有“和”?3) 无穷多项相加,什么情形有结合律,什么情形有交换律等性质。
因此对无穷级数的基本概念和性质需要作详细的讨论。
§ 8.1 常数项级数(甲) 内容要点 一、基本概念与性质 1. 基本概念无穷多个数 ,,,,,321n u u u u 依次相加所得到的表达式 +++++=∑∞=n n nu u u u u3211称为数项级数(简称级数)。
∑===nk k n u S 1123n u u u u ++++ ( ,3,2,1=n )称为级数的前n 项的部分和,{}),3,2,1( =n S n 称为部分和数列。
S u S ,,u S ,S n n n n n n ==∑∑∞=∞=∞→11)(lim 记以且其和为是收敛的则称级数存在若n n S ∞→lim 若不存在,则称级数∑∞=1n n u 是发散的,发散级数没有和的概念。
(注:在某些特殊含义下可以考虑发散级数的和,但在基础课和考研的考试大纲中不作这种要求。
)2. 基本性质 (1) 如果∑∑∑∑∑∞=∞=∞=∞=∞=++11111)(,n n n n n n n nnn nv b u a ,bv au,b ,a v u 且等于收敛则为常数皆收敛和(2) 在级数中增加或减少或变更有限项则级数的收敛性不变。
高等数学讲义 第一章 函数一、本章学习要求与内容提要(一)学习要求 1.理解函数的概念.2.了解分段函数、基本初等函数、初等函数的概念.3.了解反函数、复合函数的概念,会分析复合函数的复合结构.4.会建立简单实际问题的函数模型. (二) 内容提要 1.函数的定义 (1) 函数的定义定义1 设x 和y 是两个变量,D 是一个给定的数集,如果对于每个数D x ∈,变量y 按照一定法则总有惟一确定的数值与其对应,则称y 是x 的函数,记作)(x f y =.数集D 称为该函数的定义域, x 称为自变量, y 称为因变量.当自变量x 取数值0x 时,因变量y 按照法则f 所取定的数值称为函数)(x f y =在点0x 处的函数值,记作)(0x f .当自变量x 遍取定义域D 的每个数值时,对应的函数值的全体组成的数集W ={}D x x f y y ∈=),(称为函数的值域.定义2 设D 与B 是两个非空实数集,如果存在一个对应规则f ,使得对D 中任何一个实数x ,在B 中都有惟一确定的实数y 与x 对应,则对应规则f 称为在D 上的函数,记为B D f y x f →→: :或,y 称为x 对应的函数值,记为D x x f y ∈=),(,其中,x 称为自变量,y 称为因变量.由定义2知, 函数是一种对应规则,在函数)(x f y =中,f 表示函数,)(x f 是对应于自变量x 的函数值,但在研究函数时,这种对应关系总是通过函数值表现出来的,所以习惯上常把在x 处的函数值y 称为函数,并用)(x f y =的形式表示y 是x 的函数.但应正确理解,函数的本质是指对应规则f .例如104(23-+=x x x f )就是一个特定的函数,f 确定的对应规则为10)(4)()(23-+=f就是一个函数.(2) 函数的两要素函数)(x f y =的定义域D 是自变量x 的取值范围,而函数值y 又是由对应规则f 来确定的,所以函数实质上是由其定义域D 和对应规则f 所确定的,因此通常称函数的定义域和对应规则为函数的两个要素.也就是说,只要两个函数的定义域相同,对应规则也相同,就称这两个函数为相同的函数,与变量用什么符号表示无关,如2v z x y ==与,就是相同的函数.2. 函数的三种表示方法(1) 图像法(2) 表格法 (3) 公式法在用公式法表示函数时经常遇到下面几种情况: ① 分段函数在自变量的不同取值范围内,用不同的公式表示的函数,称为分段函数.如就是一个定义在区间]5,(-∞上的分段函数.② 用参数方程确定的函数 用参数方程 ⎩⎨⎧ψ=ϕ=)()(t y t x (t ∈Ι)表示的变量x 与y 之间的函数关系,称为用参数方程确定的函数.例如函数)]1,1[(12-∈-=x xy 可以用参数方程)0(sin cos π≤≤⎩⎨⎧=t tty 表示.③ 隐函数如果在方程0),(=y x F 中,当x 在某区间I 内任意取定一个值时,相应地总有满足该 方程的惟一的y 值存在,则称方程0),(=y x F 在区间I 内确定了一个隐函数.例如方程01e =-+xy x 就确定了变量y 是变量x 之间的函数关系.注意 能表示成)(x f y =(其中)(x f 仅为x 的解析式)的形式的函数,称为显函数. 把 一个隐函数化成显函数的过程称为隐函数的显化.例如01e =-+xy x可以化成显函数xy x e 1-=.但有些隐函数确不可能化成显函数,例如-+xy x e 0e =y .3. 函数的四种特性设函数)(x f y =的定义域为区间D ,函数的四种特性如下表所示.函数的四种特性表⎪⎩⎪⎨⎧≤≤<≤<+=,52,ln ,20,,0,1)(2x x x x x x x f4. 基本初等函数六种基本初等函数见下表5. 反函数、复合函数和初等函数二、主要解题方法1.求函数定义域的方法 例1 求下列函数的定义域: (1) y =216x -+x sin ln ,(2) y =)12arcsin(312-+-xx .小结 函数由解析式给出时,其定义域是使解析式子有意义的一切函数.为此求函数的定义域时应遵守以下原则:(I) 在式子中分母不能为零; (II)在偶次根式内非负;(III)在对数中真数大于零;(IV)反三角函数 x x arccos ,arcsin ,要满足1≤x ;(V)两函数和(差)的定义域,应是两函数定义域的公共部分; (VI) 分段函数的定义域是各段定义域的并集.(VII)求复合函数的定义域时,一般是外层向里层逐步求. 2.将复合函数分解成基本初等函数或简单函数的方法 例2 将下列复合函数分解成基本初等函数或简单函数(1) 11sin22+=x y , (2) )e ln(tan sin 22xxy +=.小结 (I )复合函数的复合过程是由里到外,函数套函数而成的.分解复合函数,是采取由外到内层层分解的办法.从而拆成若干基本初等函数或基本初等函数的四则运算.(II )基本初等函数经有限次四则运算所得到的函数称为简单函数. 3. 建立实际问题的函数模型的方法例3 某工厂生产某产品年产量为若干台,每台售价为300元,当年产量超过600台时,超过部分只能打8折出售,这样可出售200台,如果再多生产,则本年就销售不出去了,试写出本年的收益函数模型.例4 一下水道的截面是矩形加半圆形(如图),截面积为A ,A 是一常量。
高等数学教材讲义第一章导数与微分1.1 导数的定义与性质在这一节中,我们将介绍导数的定义及其基本性质。
导数是描述函数变化率的重要概念,它与切线的斜率密切相关。
我们将详细解释导数的定义,并通过例题演示如何求取导数。
1.2 常见函数的导数本节将探讨一些常见函数的导数计算方法,包括常数函数、幂函数、指数函数、对数函数、三角函数以及其他一些常见函数。
我们将给出这些函数的导数公式,并通过具体例子进行说明和求解。
1.3 高阶导数在这一节中,我们将讨论高阶导数及其应用。
高阶导数描述了函数变化率变化的速度,它可以帮助我们更全面地理解函数的性质。
我们将介绍高阶导数的定义和计算方法,并通过实例说明如何应用高阶导数解决实际问题。
第二章积分与定积分2.1 不定积分与原函数这一节我们将引入不定积分的概念,并介绍原函数的定义及其计算方法。
不定积分是求解定积分的重要步骤,它可以帮助我们找到函数的原始形式。
我们将详细解释不定积分的定义和性质,并通过实例演示如何求取原函数。
2.2 定积分的概念与性质在这一节中,我们将介绍定积分的概念和性质。
定积分描述了函数在一定区间内的累积变化量,它可以用来计算曲线下的面积、求解平均值等。
我们将详细讲解定积分的定义和性质,并通过例题演示如何求解定积分。
2.3 定积分的计算方法本节将讨论定积分的计算方法,包括基本积分公式、换元积分法、分部积分法等。
这些方法可以帮助我们解决各种形式的定积分问题。
我们将给出这些方法的具体步骤,并通过实例演示如何应用它们求解定积分。
第三章微分方程3.1 微分方程的基本概念在这一节中,我们将介绍微分方程的基本概念和分类。
微分方程是描述变量之间关系的方程,它在自然科学和工程技术中具有广泛应用。
我们将详细解释微分方程的定义和分类,并通过例题演示如何求解微分方程。
3.2 常微分方程本节将讨论常微分方程的求解方法。
常微分方程是最常见的微分方程类型之一,它描述了未知函数及其导数之间的关系。