高等数学(二)重点知识及解析(占80分左右)
I 、函数、极限
一、 基本初等函数(又称简朴函数):
(1)常值函数:y = c (2)幕函数:y = (3)指数函数:y = / (“〉0,且d H
1)
(4) 对数函数:y = \og a x (u ) 0,且oHl )
(5) 三角函数:y = sin x > y = cosx> y = tanx » y = cot x
(6) 反三角 函数:y = arcsin x, y = arccosx> y = arctan x» y = arc cot x
二、 复合函数:要会判断一种复合函数是由哪几种简朴函数复合而成。
例如:|y = lncosx 是由y = ln“ , u = cosx 这两个个简朴函数复合而成. 例如:|y = arctan e'x 是由y = arctan u > u = e 和y = 3x 这三个简朴函数复合而成. 该某些是背而求导核心!
三、 极限计算
1、运用函数持续性求极限(代入法):对于普通极限式(即非未定式),只要将凡代 入到函数表
达式中,函数值即是极限值,即lim/(x ) = /(x 0).
XT 心
注意:(1)常数极限等于她自身,与自变量变化趋势无关,即limC = C o
(2)该办法使用前提是当x->x 0时候,而xts 时则不能用此办法。
例lim 4 = 4, lim-3 = -3, Iimlg2 = lg2, lim/r = /r, ------ A —»-X
A —>-l .TfX J 〜
丸
•1弋
2.未定式极限运算法
(1)对于+未定式:分子、分母提取公因式,然后消去公因式后,将代入后函数值即是
极限值。
x 2 +3x-l
~x+i
02+3>0-l _
o+i- 丽^1曲空41k 空—1
------- 22 X-l 2-1
(非特殊角三角函数值不用讣算出来)
ini
西计算黒m …•…存定式’提取公因式
解:原式二 lim- V ~3
)( V + 3)
23
X -3
(2)对于三未定式:分子、分母同步除以未知量最髙次幫,然后运用无穷大倒数是无穷小 Q0
这一关系进行讣算。
(1)
定义:设a 和0是同一变化
过程中两个无穷小,如果limE 二1,称0与a 是等价无 a
穷小,记作0〜a ・
(2)定理:设a 、a 、卩、0’均为无穷小,又a 〜a,卩〜卩、且lim£存在 a 1
(3)惯用等价无穷小代换:当XT *0时,sinx~x, tanx~x
例 1: |当 x —» 0 时,sin 2x 〜2 x , tan(-3x)〜-3x 例 2: |极限 lim S " J’ 二 lim — = lim 二二二
..... sin 2兀用 2 x 等价代换
------- g () 5x go 5x z 5 5
=lim(x + 3) = 6
XT 3
匝訂计算lim :V -~2-+1
3 JT — 1
侍泄式,提取公因式
解:原式呵(2)(5)
=ii m Lls 12=2=o
解:
匝訂计算lim
2-0_2
3 + 0" 3
3x 2-2.r-l
2疋一疋+5
3 2 1
——.2 — .3 Q
解:原式二lim ― ------ 二一 =0
-2-1 + 4 2
X X
3、运用等价无穷小代换求极限
..... 三未定式,分子分母同步除以n
oO
..... 无穷大倒数是无穷小
..... 工未定式,分子分母同除以分
OC
..... 无穷大倒数是无穷小,因而分子是0分母是2
则 lim©
a
或 lima= lima
. tan 3 Y 3 v
tan3x用3工等价代换例3:极限lim - = lim — = lim3 = 3
.V—>0 x v-M) x x-><)
II、一元函数微分学
一、导数表达符号
(1)函数/(Q在点%处导数记作:
/ (x0), y \或—I
(2)函数/(x)在区间Q,b)内导数记作:
/G),y 或冬dx
二.求导公式(必要熟记)
(1)(C)=0 (C 为常数) (3)(e x) =e x
(5) (sin x) =cosx
. 1
(7)(arcsin x) = / _____ 亍(2) (x a) =ax^1
1
(4) (In x)=—
x
■
(6) (cos x) =-sinx
、, . 1
(8) (arctan x)= ---------- -
1 + f
|例:|1、(^3) =3A2
4、zr =0
三、导数四则运算
3、应卜。
运算公式(设U, V是关于X函数,求解时把已知题目中函数代入公式中U和V即可,代入后用导数公式求解•)
(1) (M ± V)=11 ± v
(2) («• v) = u v + uv特别地(Cu) =C U (C 为常数)
例1: |已知函数y = x"+3cosx — 2,求y .
解:y =(^4) +3(cosx) -2 =4x 3 -3sinx-0=4.r 3 -3sinx 例东1已知函数f(x) = x 2 \nx,求厂(x )和f
(e).
解:/ (A ) = (X 2) lnx + x 2(lnx) =2x-lnx +x 2 --=2x-lnx+x
因此fXe)^2eAne + e = 2e + e = 3e (注意:lne=l,lnl=O) 亟訂已知函数f (x ) = —^,求
f\x ).
1 +疋
解:八斫⑴(1 +十)—彳1 +十)(1 +十)—id
四. 复合函数求导
1、方法一:
亟|求复合函数y = sinx 2导数.
(1)一方面•判断该复合函数是由哪几种简朴函数复合而成. 如y = sin x 2由y = sin "和u = x 2
这两个简朴函数复合而成
(2)甩导数公式求出每个简朴函数导数.
(3)每个简朴函数导数乘私即为复合函数导数;注意中间变量要用原变量x 代替回去. dy du c c 2
—•——=2x cos ii =2x cos du dx 2.方法二(直接求导法):
复合函数导数等于构成该复合函数简朴函数导数乘积。如果对导数公式熟悉,对复合
函数过程淸晰,可以不必写出中间变量而直接对复合函数丛处隹里求导. |例1: |设函数y = cos (—3x ),求y ・
1 + x
2 (1 + F)
dy dx U V 一 MV
du 二
cos” ,
解:y =(cox(-3x)) =-sin(-3x) • (一3x)二一sin(-3x) • (-3) = 3sin(-3x)
例2:设函数y = 求y・
(In x)=
注意:一种复合函数求几次导,取决于它由几种简朴函数复合而成。
五.高阶导数
1、二阶导数记作:〉,”,f\x)或孕
dx~
咱们把二阶和二阶以上导数称为蕊阶.足数:.
2、求法:(1)二阶导数就是对一阶导数再求一次导
(2)三阶导数就是对一阶导数求两次导,对二阶导求一次导例1:|已知y = 5sinx,求y .
・
解:T y =5cosx, :. y =-5sinx
例2:|己知y = e2x,求y | A=0.
即几=。二4
六、微分求法:
(1)求出函数y = f(x)导数f \x ).
(2)再乘以dx即可.即dy = f \x)dx. 例1:|已知y = In x2,求dy .
解:•・• y=(lnx2)' = -l-(x2)' = -l--2x = |-
2
• • dy —— d.\
x
例2:|设函数y = xJ・cosx,求
解:T y二(x4) cos x + x A (cos x) = 4x3 cos x-x4 sin x dy =(4x‘cosx-x sin x\dx
川、二元函数微分学
一.多元函数定义:由两个或两个以上自变量所构成函数,称为多元函数。其自变量变
• • • •
化范畴称为泄义域,普通记作
• • •
例如:二元函数普通记作:z = /(x, y) t (x, y) e D
二.二元函数偏导数
1、偏导数表达办法:
(1)设二元函数2 = /(坨刃,则函数z在区域D内对x和对y偏导数记为:
(2)设二元函数? = /(“*),则函数z在点(兀,儿)处对%和对y偏导数记为^ dz dx( Z
2、偏导数求法
(1)对x求偏导时,只要将y当作是常量,将x当作是变量,直接对兀求导即可.
(2)对y求偏导时,只要将x当作是常量,将y当作是变量,直接对y求导即可. 如果规泄函
数在点(如,%)处偏导数,只规立出上述偏导函数后将%和儿代入即可. 丽一|已知函数z = 求
兰和二.
dx oy
解:— = 3x2y-2y2, —-4xy dx dy •
亟訂已知函数z = x2sin2y,求字和竿.
解:—= 2xsin2ys — = 2x2 cos2y
dx dy
三、全微分
$7 力7
K 全微分公式:函数z = /(x,y)在点(x, y)处全微分公式为:dz = —dx +—dy dx dy
2、全微分求法:(1).先求出两个一阶偏导数上和一.(2).然后裔入上述公式即可. dx oy
例1: I设函数z = sin(x・y) + 3/+ y-l,求dz ・
dz dz
解:T — = ycos(x・ y) + 6x, — = xcos(x ・ y) + 1 dx ' dy
dz. = ^dx + ^~ dy =[y cos(x • y) + 6x]dx + [x cos(x • y) +1 同例2:|设函数z = /"v,求虫.
解:V—= 2e2x^y , —二孑" ••• dz = —dx + — dy = 2e2x^y dx + e2x^dy dx dy dx dy
四、二阶偏导表达办法和求法:
(1) —(―) == f"…(x, y) = z"xv ..... 两次都对X 求偏导
dx dx dx~
d dz d 2z «
.
(2) 「(「)二=-二八、(兀刃二j ……先对x 求偏导,再对y 求偏导
oy ox oxoy (3) —(―)=-^-==
……先对y 求偏导,再对%求偏导
dx dy dydx
d d? 7 n
K
(4) 「(一)二仝二/、.(忑刃二z v>.
……两次都对y 求偏导
dy oy oy^
可见二元函数二阶偏导琴四林,它们都是函数。在求二阶偏导时候一左要注意对变量枣 导顺序(写在符号前面变量先求偏导)・
• • • 丽一|设函数z = x 3y 2-3xy 3-xy + \,求匸,上二,上二和空.
1
------ 1 ax 2 dxoy dydx dy 2
解:•••££ = 3x 2y2 一3y? - 厂 —=2x 3y-9xy^2 一 x 饭 • 6y
/Q C 2
Z .
9 C 2Z 「 c 0
( &兀
得亦"b ,硏皿》9—l,—
解:V —= -ysinx
dx
IV 、一元函数积分学
一、原函数定义:设F(x)是区间I 上一种可导函数,对于区间I 上任意一点X, 均有F\x) = /(x),则称F(x)是f(x)在区间I 上一种原函数.
例 1: |(sinx) = cosx ,因而sinx 是cosx —种原函数,cosx 是sinx 导数.
由于(sinx + c) =cosx,可见只要函数有一种原函数,那么她原函数就有无穷各种. 匝訂设/(x) 一种原函数为£,求f(x).
1 1 , /1 \ 1
解:由于一是f(x)-种原函数,即F(X )=-9因此f(X )= F(X )=-二—r ・
X X \x J
Q 2Z
= 6x 2y-9v 2-H —二 2疋一18小
0y
例2:设函数z = ycosx,求
dx 1
dxoy
&乙
・
------- =—sinx dxdy
咱们把/(X )脈直愿•敢数•称为/(X )在区间I 上不左积分,记作:
J f(x)dx = F(x) + C (其中 F(x) = /(x))
注意:不左积分是原函数全体.因而计算成果常数C 勿忘!
(二入不定积分性质
⑴ J[/(x) 土 g(x)}h ・=\f(x)dx± J g(x)dx <2) ^kf t Mdx = k^f(x)dx (其中 k 为常数)
f-vtZx=-—+ C
J A
又如:|cos ~}xd cos x = In |cosx| + C
(四入不定积分计算
K 直接积分法:对被枳函数进行恒等变形,并用积分性质和积分公式进行积分办法。
<1) J()〃x=C
(2> ⑶ r
严
\x a dx-
+C (QH 1) J
a + \
(4> ⑸ jVdx = K+C (6> <7) Jsin AZ £V = -COSX + C
<8> ⑼ [= arctan x + C
J
\ + x 2
(三入基本积分公式(和导数公式同样,必要熟记)
J 丄必=ln |x|+C
X
cos xclx= sin x + C ^kdx=kx+C (k 为常数) 丽~|J_3dx = _3牙+ C
f ]
= arcsin x + C
得 f (x)二—A
—
(注:- = x^)
X
二.不定积分
(一人定义: 2sinAz£r = -2cosx + C
例 2: J tan 2xd tan x =
咛+ C (运用换元法,设tanx = W )
x 4 + 2x 2 +1 =J x A dx + 2 j xvZr + j Jx= — + — x ?
+x + C
例 2: J (1 一 2 sin x + —)dx = j kZv - 2 J sin
xdx +3 2、凑微分法
(1)
合用前提:如果被积函数是两个函数相乘(或相除)或者被积函数是复合函数(普 通
为较为简朴复合函数)状况,此时可以考虑用凑微分法。
(2)
凑微分法解法环节
• •
直接积分法 〈4〉反换元
(1•凑微分)将xdx 凑成d —x 2
2
(2.换元)将F 换元成"
……(3.直接积分法)求出"不上积分 ……(4.反换元)"再用疋反换元
……(1 •凑微分)将丄心凑成Jinx x
...... (2•换元)将lnx 换元成"
(3•直接积分法)求出“不左积分
例 1: |J(F +1) = j(x 4
Lx= x+2cosx+31n|A| + C
皿+ C
3
丽7~|求不左积分J e 3x+2dx
解:原式=-Je 3x+2J(3x+2)
二* J e" dii
(4.反换元)"再用In 兀反换元
(1.凑微分)将心凑成丄d (3x +
2)
(2•换元)将3x + 2换元成"
〈1〉凑微分
〈2〉换元
3
二 J+C
3
二丄严2+c
3
……(3.直接积分法)求出“不泄积分 ..... (4.反换元)“再用3x + 2反换元
注意:凑微分时要注意凑完微分后先后变量要统一!如果能纯熟掌握换元过程,此时就可以 • • •
不必写出中间变量,而直接进行积分。
____ . 4
例 4: | sin \vcos xdx - J sin" xd sin x -
■ + C
訂 | Xyjx + ^dx =-| Jl + X 「/(1 + x 2) =-(l + x 2 尸
2 3
3.分部积分法(考到概率为40%左右,要理解可参照重点解析“详细版”)
三.不定积分
(一)、定积分定义:由曲边梯形面积引出左义公式
A=£/(X )J A - (A 为曲边梯形面积)
其中/(x)为被积函数,[“/"为积分区间,d 为积分下限,〃为积分上限。
用定积分所要注意事项:
1、由于左积分是曲边梯形而枳,因而僅积分值一左是一种常数,因此对世积分求导,导数
值必为零。
2、当 a 二b 时,£ f (x)clx =0