数学分析 函数实数
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数学分析知识点最全数学分析是数学的一个重要分支,它主要研究实数空间上的函数与序列的性质、极限、连续性、可微性等。
以下是数学分析的一些重要知识点:1.实数与复数的性质:包括实数和复数的定义、有理数和无理数的性质、实数的完备性、复数的代数和几何性质等。
2.数列的极限与收敛性:数列极限的定义、极限存在的判定、序列的比较、夹逼定理等。
3.函数的极限与连续性:函数极限的定义、函数极限存在的判定、函数的连续性与间断点、无穷点的连续性等。
4.导数与微分:导数的定义、导数存在的判定、导函数的计算法则、高阶导数与泰勒展开、凸凹性与拐点等。
5.不定积分与定积分:不定积分的定义与计算、变量替换法、分部积分法、定积分的定义与计算、定积分的应用(面积、弧长、体积等)等。
6.级数与幂级数:级数的定义与性质、级数的收敛性判定、常见级数的收敛性、幂级数的收敛半径与求和等。
7.解析几何与曲线的性质:平面曲线的方程、曲线的切线与法线、曲线的弧长与曲率等。
8.参数方程与极坐标系:参数方程与平面曲线的参数方程表示、平面曲线的切线与法线等。
9.函数项级数与傅立叶级数:函数项级数的收敛性判定、幂级数与傅立叶级数的展开等。
10.偏导数与多元函数的微分:偏导数的定义与计算、高阶偏导数、多元函数的全微分与偏微分、隐函数与显函数等。
11.多重积分与曲面积分:二重积分的定义与计算、三重积分的定义与计算、曲面积分的定义与计算等。
12.向量值函数与向量场:向量值函数的极限与连续性、向量场的散度与旋度等。
以上只是数学分析的一部分重要知识点,数学分析还包括很多其他内容,如场论、数学分析在物理学和工程中的应用等。
对于数学分析的学习,需要掌握一定的数学基础和逻辑思维能力,并进行大量的练习与实际应用。
第一章 实数集与函数习题课 实数集、确界原理与函数一、基本要求:1、掌握有关实数的性质与运算。
2、正确理解确界概念与确界原理,并运用于有关命题的运算与证明。
3、在中学已掌握函数概念的基础上,以两个数集之间映射的观点来加深对函数概念的理解。
4、进一步掌握函数的运算性质(四则运算、复合运算、和反函数等)及其表示方法。
5、加深对某些特性函数(有界函数、单调函数、奇(偶)函数和周期函数)的认识。
并能依次对所给函数是否具有上述性质做出判断。
二、内容复习:1、实数的定义:实数是有理数和无理数的统称。
有理数可用分数形式qp(q p ,为整数,0≠q )表示也可用有限十进小数或无限十进循环小数来表示;而无限十进不循环小数则称为无理数。
2、实数的性质:(1) 封闭性:实数集R 对加、减、乘、除(除数不为0)四则运算是封闭的.(2) 有序性:任意两实数b a ,必满足下述三个关系之一:b a <,b a =,b a >.(3) 传递性:若b a >,c b >,则c a >.(4) 阿基米德性:对任何R b a ∈,,若0>>a b ,则存在正整数n ,使得b na >.(5) 稠密性:任何两个实数之间必有另一个实数,且既有有理数,也有无理数.(6) 实数集与数轴上的点有着一一对应关系.3、绝对值的定义:⎩⎨⎧<-≥=.0,,0,||a a a a a 从数轴上看,数a 的绝对值||a 就是a 到原点的绝对值.4、绝对值的性质:(1) 0||||≥-=a a ;当且仅当时0=a 有0||=a .第一章 实数集与函数(2) ||||a a a ≤≤-.(3) )0(||;||>≤≤-⇔≤<<-⇔<h h a h h a h a h h a .(4)对任何R b a ∈,有如下的三角不等式:||||||||||b a b a b a +≤±≤-.(5) ||||||b a ab =. (6) )0(||||≠=b b a b a . 5、区间与邻域的概念:有限区间:设a 、R b ∈,且b a <开区间:}|{),(b x a x b a <<=.闭区间:}|{],[b x a x b a ≤≤=.半开半闭区间:}|{),[b x a x b a <≤=或}|{],(b x a x b a ≤<=.无限区间:}|{],(a x x a ≤=-∞,}|{),(a x x a <=-∞}|{],(a x x a ≥=+∞,}|{),(a x x a >=+∞R =+∞-∞),(邻域:设0,>∈δR a点a 的δ邻域:),(}|||{);(δδδδ+-=<-=a a a x x a U .点a 的空心δ邻域:}||0|{);(δδ<-<=a x x a U .点a 的左δ邻域:],();(a a a U δδ-=-.点a 的右δ邻域:),[);(δδ+=+a a a U .∞邻域:}|||{)(M x x U >=∞,其中为充分大的正数(下同).∞+邻域:}|{)(M x x U >=+∞;∞-邻域:}|{)(M x x U -<=-∞.6、确界的定义:确界是上确界与下确界的统称。
第一章 实数集与函数(10学时)§1.实数教学目的:使学生掌握实数的基本性质.教学重点:(1)理解并熟练运用实数的有序性、稠密性和封闭性;(2)牢记并熟练运用实数绝对值的有关性质以及几个常见的不等式.(它们是分析论证的重要工具)教学难点:实数集的概念及其应用.学时安排: 2学时教学方法:讲授.(部分内容自学)教学程序:引言上节课中,我们与大家共同探讨了《分析》这门旅程的研究对象、主要内容等话题.从本节课开始,我们就基本按照教材顺序给大家介绍这门课程的主要内容.首先,从大家都较为熟悉的实数和函数开始.[问题] 为什么从“实数”开始.答:《数学分析》研究的基本对象是函数,但这里的“函数”是定义在“实数集”上的(《复变函数》研究的是定义在复数集上的函数).为此,我们要先了解一下实数的有关性质.一 实数及其性质 1、实数(,q p q p ⎧⎧≠⎪⎨⎨⎩⎪⎩正分数,有理数为整数且q 0)或有限小数和无限小数.负分数,无理数:用无限不循环小数表示. {}|R x x =--为实数全体实数的集合.[问题] 有理数,无理数的表示不统一,这对统一讨论实数是不利的.为以下讨论的需要,我们把“有限小数”(包括整数)也表示为“无限小数”.为此作如下规定:;对于正整数0,x a =1).9999;对于负有限小数(包括负整数),则先将y -表示为无限小数,现在所得的小数之前加负号.0=0.0000例:2.001 2.0009999→3 2.99992.001 2.0099993 2.9999→-→--→-利用上述规定,任何实数都可用一个确定的无限小数来表示.但新的问题又出现了:在此规定下,如何比较实数的大小?2.两实数大小的比较1) 定义1 给定两个非负实数01n x a a a =,01n y b b b =. 其中00,a b 为非负整数,,k k a b (1,2,)k =为整数,09,09k k a b ≤≤≤≤.若有,1,2,k k a b k ==,则称x 与y 相等,记为x y =;若00a b >或存在非负整数l ,使得,1,2,,k k a b k l ==,而11l l a b ++>,则称x 大于y 或y 小于x ,分别记为x y >或y x <.对于负实数x 、y ,若按上述规定分别有x y -=-或x y ->-,则分别称为x y =与x y <(或y x >).规定:任何非负实数大于任何负实数.2) 实数比较大小的等价条件(通过有限小数来比较).定义2(不足近似与过剩近似):01n x a a a =为非负实数,称有理数01n x a a a =为实数x 的n 位不足近似;110n n n x x =+称为实数x 的n 位过剩近似;对于实数01nx a a a =-,其n 位不足近似01110n n n x a a a =--;n 位过剩近似01n n x a a a =-. 注:实数x 的不足近似n x 当n 增大时不减,即有012;x x x x ≤≤≤≤ 过剩近似n x 当n 增大时不增,即有01x x x x ≥≥≥≥.命题:记01n x a a a =,01n y b b b =为两个实数,则x y >的等价条件是:存在非负整数n ,使n n x y >(其中n x 为x 的n 位不足近似,n y 为y 的n 位过剩近似). 命题应用————例1例1.设,x y 为实数,x y <,证明存在有理数r ,满足x r y <<.证.由x y <,知:存在非负整数n ,使得n n x y <.令()12n n r x y =+,则r 为有理数,且 n n x x r y y ≤<<≤.即x r y <<.3.实数常用性质(详见附录Ⅱ.P289-302).● 封闭性(实数集R对,,,+-⨯÷)四则运算是封闭的.即任意两个实数的和、差、积、商(除数不为0)仍是实数.● 有序性:任意两个实数,a b 必满足下列关系之一:,,a b a b a b <>=.● 传递性;,a b b c a c <>⇒>.● 阿基米德性:,,0a b R b a n N ∀∈>>⇒∃∈使得na b >.● 稠密性:两个不等的实数之间总有另一个实数.● 实数集R与数轴上的点有着一一对应关系.例2.设,a b R ∀∈,证明:若对任何正数ε,有a b ε<+,则a b ≤.(提示:反证法.利用“有序性”,取a b ε=-)二 、绝对值与不等式(分析论证的基本工具).1.绝对值的定义实数a 的绝对值的定义为,0||0a a a a a ≥⎧=⎨-<⎩.2. 几何意义:从数轴看,数a 的绝对值||a 就是点a 到原点的距离.认识到这一点非常有用,与此相应,||x a - 表示就是数轴上点x 与a 之间的距离.3.性质.1)||||0;||00a a a a =-≥=⇔=(非负性);2)||||a a a -≤≤;3)||a h h a h <⇔-<<,||.(0)a h h a h h ≤⇔-≤≤>;4)对任何,a b R ∈有||||||||||a b a b a b -≤±≤+(三角不等式);5)||||||ab a b =⋅;6)||||a a b b =(0b ≠). [练习]P4. 5[课堂小结]:实数:⎧⎨⎩一 实数及其性质二 绝对值与不等式.§2数集和确界原理教学目的:使学生掌握确界原理,建立起实数确界的清晰概念。
大学数学数学分析的基本概念与定理数学分析是大学数学的基础课程之一,它研究实数域上的函数及其性质,是数学学科的重要组成部分。
在学习数学分析的过程中,掌握一些基本的概念与定理是非常重要的。
本文将介绍数学分析中的一些基本概念与定理。
一、实数与数集在数学分析中,实数是指包括有理数和无理数在内的所有实数的集合,记作R。
实数具有完备性和有序性等基本性质。
数集是指一些数的集合,它可以是有限集也可以是无限集。
常见的数集有自然数集、整数集、有理数集和实数集等。
二、极限与收敛在数学分析中,极限是数列或函数的重要概念之一。
数列极限是指当n趋向于无穷大时,数列的项趋向于一个固定的数。
函数极限是指当自变量趋向于某个特定值时,函数的值趋向于一个固定的数。
收敛是指数列或函数具有极限的性质。
如果一个数列或函数存在极限,我们称它为收敛的;如果不存在极限,我们称它为发散的。
三、连续性与导数在数学分析中,连续性与导数是函数的重要性质。
连续性是指函数在定义域上没有间断点的性质,如果一个函数在某个点处连续,则在该点处左右极限存在且相等。
导数是函数的变化率的概念。
对于实数函数,如果该函数在某一点处的导数存在,则称该函数在该点可导。
导数的计算公式和性质是数学分析中的重要内容之一。
四、积分与微分方程积分是函数的逆运算。
在数学分析中,我们通过积分可以计算曲线下的面积、求定积分、解微分方程等。
微分方程是涉及未知函数及其导数的方程,是工程技术和物理学中常见的数学模型。
五、级数和函数项级数级数是数列之和的概念。
在数学分析中,级数是由一系列无穷多个数相加得到的结果。
常见的级数有等比级数和调和级数等。
函数项级数是将函数的无穷项和考虑进去的级数,它在实际问题中具有重要的应用。
六、基本定理与中值定理在数学分析中,基本定理起到了核心作用。
常见的基本定理有微积分基本定理、泰勒展开定理等。
中值定理是函数与导数之间的关系定理,包括拉格朗日中值定理、柯西中值定理等。
总结起来,数学分析包含了实数与数集、极限与收敛、连续性与导数、积分与微分方程、级数和函数项级数、基本定理与中值定理等基本概念与定理。