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(整理)高等数学基本公式概念和方法

高等数学基本公式、概念和方法一.函数1.函数定义域由以下几点确定(1)0)(;)(1≠=x f x f y (2)0)(;)(2≥=x f x f y n (其中n 为正整数) (3)0)(:)(log >=x f x f y a 。

(4)1)(1);(arccos 1)(1);(arcsin ≤≤-=≤≤-=x f x f y x f x f y(5)函数代数和的定义域,取其定义域的交集.(6)对具有实际意义的函数,定义域由问题特点而定.2.判断函数的奇偶性,依据以下两点确定,否则函数为非奇非偶的.(1) 若)(),()(x f x f x f =-是偶函数,若)(),()(x f x f x f -=-是奇函数. (2) 若)(x f y =的图象关于y 轴对称,则函数是偶函数.如x y x y cos ..2==等。

若)(x f y =的图象关于坐标原点对称,则函数是奇函数.如x y x y x y sin (3)===3. 将函数分解成几个简单函数的合成.由六类基本初等函数的形式,对要分解的函数,由外层到内层,分别设出关系.函数与常数的四则运算,不必另设一层关系.二.极限与连续1.主要概念和计算方法:(1).A x f x f A x f xx xx x x ==⇔=+-→→→)(lim )(lim )(lim 0(2).若0)(lim 0=→x f x x (极限过程不限),则当0x x →时)(x f 为无穷小量。

(3).若)()(lim 00x f x f x x =→,则函数在0x 处是连续的。

即(1)函数值存在、(2)极限存在、(3)极限值和函数值相等。

若上述三条至少一条不满足,则0x 是函数的间段点。

(4).间断点的分类:设0x 是函数的间断点若左、右极限均存在,则0x 称为第一类间断点。

若左、右极限至少有一个是无穷大,则0x 称为第二类间断点。

(5).重要公式:条件0)(lim =x ϕ(极限过程不限)结论《1》1)()(sin lim =x x ϕϕ;《2》e x x =+)(1)](1lim[ϕϕ2.求极限的方法:先判断极限类型(依据基本初等函数图象和函数值)(1) 定式:直接得结论(即常数C、不存在:无穷大、震荡、左极限不等于右极限)。

(2)不定式:(A)00型:消去零因子或用公式《1》。

(B)∞∞型:约去∞因子,使之变成定式。

(C)∞1型:用公式《2》。

(D)∞⋅0型:取简单的翻到分母上,转化成《A》或《B》。

(E)∞-∞型:通分或有理化,使之转化成其它类型。

注:《A》和《B》型也可以用第四章中“罗必达”法则求。

但要满足条件。

三.导数(一)基本概念1.导数值:000)()(lim)(0x x x f x f x f x x --='→,也可以记作0);(0x x dxdyx y ='。

2.导数的几何意义:)(0x f '就是曲线)(x f y =在点),(00y x 处切线的斜率k ,其切线的方程是:))((000x x x f y y -'=-,法线方程:)()(1000x x x f y y -'-=-。

3. 函数在一点处可导、连续、有极限、有定义的关系(见关系图)。

(二).导数基本公式: 1.0)(='c 2。

1)(-='αααxx 3。

a a a x x ln )(=' 4。

xx e e =')( 5。

xx 1)(ln =' 6.x x cos )(sin =' 7。

x x sin )(cos -=' 8。

x x 2sec )(tan =' 9。

x x 2csc )(cot -=' 10.211)(arcsin x x -=' 11。

211)(arccos x x --=' 12。

211)(arctan xx +=' 13.211)cot (x x arc +-='(三)微分法(设u 和v 都是x 的函数)1.用定义求导数或导函数。

2.v u v u '±'='±)(3.v u v u uv '+'=')(;u c cu '=')( 4.2)(v v u v u v u '-'=' 5.设复合函数)(),(x u u f y ϕ==,则x u u f y '='6.设)(x f y =由隐函数0).(=y x F 确定,则yXF F y ''-=',也可以直接对方程求导数。

7.对于单项式可以用取对数法求导数。

对于幂指函数必须用取对数法求导数。

8.设参数方程⎩⎨⎧==)()(t y y t x x ,则)()(t x t y y t t ''='9.微分:dx y dy '= 10.反函数的导数:yx x y '='1 附:函数在一点处几个概念之间的关系图四.中值定理与导数应用 1.拉格朗日中值定理:条件:函数)(x f 在[a,b]上连续,在(a,b )内可导 结论:至少存在一点ab a f b f f b a --='∈)()()(),(ξξ使。

4. 洛必塔法则适用于∞∞和00型极限,注意四种失效题型: 3.单调性:若)(x f y =在(a,b )内)(0)(x f x f ⇒>'在(a,b )内单调递增。

若)(x f y =在(a,b )内0)(<'x f )(x f ⇒在(a,b )内单调递减。

a) 极值存在的必要条件:若0)()(00='⇒=x f x x f y 处可导且取极值在(0x 为驻点) b) 极值存在的充分条件:设函数在a 点连续,则: 在a 点左右函数的导数由正变负⇒a 点为函数的极大值点。

在a 点左右函数的导数由负变正⇒a 点为函数的极小值点。

c) 判断曲线凹凸的方法:若在(a,b)内)(x f ''>0,则曲线)(x f y =在(a,b )内上凹。

如xe y x y ==...2等。

若在(a,b)内)(x f ''<0,则曲线)(x f y =在(a,b )内下凹。

如x y xy ln (1)==等。

4.曲线拐点的求法:设a 为函数)(x f y =的连续点,若函数)(x f y =在a 点处二阶导数变号,则曲线上的点 (a,f(a))为曲线的拐点。

5. 求渐近线的方法:若∞=→)(lim x f ax ,则x=a 为曲线)(x f y =的垂直渐近线。

若b x f x =∞→)(lim ,则y=b 为曲线)(x f y =的水平渐近线。

6.极值应用: i. 画图、设变量x ,并将其余变量用x 表示。

ii. 建立函数关系,并写出定义域。

iii. 求函数的一阶导数,找出驻点。

iv. 说明驻点是最值点的理由,,并回答其它问题。

五.不定积分1. 原函数:在某区间内,若在任一点处均有)()(x f x F =',则称F (x )是)(x f 的一个原函数。

2. 若)(x f 有原函数F (x ),则F (x )+C 表示全体原函数,且任意两个原函数仅相差一个常数。

3. 若)(x f 有原函数F (x ),则)(x f 的不定积分可表示为⎰+=C x F dx x f )()(。

4. 不定积分的几何意义⎰+=C x F dx x f )()(表示在x 点处切线斜率均为)(x f 的一族曲线。

5. 基本积分公式(1))1.(111-≠++=+⎰ααααC x dx x (2)C x dx x+=⎰ln 1(3))1,0.(ln 1≠>+=⎰a a C a adx a xx (4)C e dx e x x +=⎰(5)⎰+-=C x xdx cos sin (6)⎰+=C x xdx sin cos (7)C x xdx +=⎰tan sec 2 (8)C x xdx +-=⎰cot csc 2(9)C a x dx x a +=-⎰arcsin122 (10)C a x a dx xa +=+⎰arctan 1122 (11)C x x xdx ++=⎰tan sec ln sec (12)C x x xdx +-=⎰cot csc ln csc(13)C ax a x a dx a x ++-=-⎰ln 21122 (14)C a x x dx a x +±+=±⎰2222ln 1 6. 积分性质(1)⎰⎰=dx x f k dx x kf )()( (2)⎰⎰⎰±=±dx x g dx x f dx x g x f )()()]()([(3)⎰=')(])([x f dx x f (4)⎰+='C x f dx x f )()(7.计算方法(1)直接积分法:先对被积函数进行化简、变形,应用性质,再直接用公式。

(2)第一换元法:对简单的题目用凑微分法一般地可以用代换)()(x x d dx φφ'=设)(x u φ=的导数连续,则⎰⎰='du u f dx x x f )()()]([φφ。

(3) 第二换元法:主要是消去被积函数中的2222,x a a x -±等因子,见P286。

(4)分部积分法:⎰⎰⎰⎰-='-='vdu uv udv vdx u uv dx v u 或,要用算式。

选u 的顺序:反、对、幂、三、指、常。

(5) 简单的有理函数积分:拆项法、大除法和待定系数法。

六.定积分1.定积分特点:(1) 定积分是一个数,与积分变量无关。

(2) 被积函数连续是可积的充分条件。

(3) 被积函数有界是可积的必要条件。

2. 定积分的几何意义(1) 设0)(≥x f ,则⎰ba dx x f )(表示由曲线)(x f y =直线y=0;x=a;x=b 所围成的曲边梯形面积。

(2) 设0)(≤x f ,则⎰badx x f )(表示由曲线)(x f y =直线y=0;x=a;x=b 所围成的曲边梯形的负面积。

(3) 若)(x f y =的符号不定,则⎰badx x f )(表示面积的代数和。

由此得到对称区间上的奇函数积分为0,即0)(=⎰-aadx x f ,其中函数)(x f 是奇函数。

3. 主要性质(1)⎰⎰=babadx x f k dx x kf )()(。

(2)⎰⎰⎰±=±bababa dx x g dx x f dx x g x f )()()]()([。

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