(精品李正元高等数学强化讲义.pdf

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1、 李正元高等数学强化讲义 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 第一讲 极限、无穷小与连续性 一、知识网络图 二、重点考核点 这部分的重点是:最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 掌握求极限的各种方法 掌握无穷小阶的比较及确定无穷小阶的方法 判断函数是否连续及确定间断点的类型(本质上是求极限)复合函数、分段函数及函数记号的运算 1 极限的重要性质 1不等式性质 设ByAxnnnnlimlim,且 AB,则存在自然数 N,使得当 nN 时有 xnyn 设ByAxnnnnlimlim,且存在自然数 N,当 nN 时有 xn

2、yn,则 AB 作为上述性质的推论,有如下的保号性质:设Axnnlim,且 A0,则存在自然数 N,使得当 nN 时有 xn0设Axnnlim,且存在自然数N,当 nN 时有 xn0,则 A0 对各种函数极限有类似的性质例如:设BxgAxfxxxx)(lim)(lim00,且 AB,则存在0,使得当00 xx有 f(x)g(x)设BxgAxfxxxx)(lim)(lim00,且存在0,使得当 0 xx0时 f(x)g(x),则 AB 2有界或局部有界性性质 设Axnnlim,则数列xn有界,即存在M0,使得xnM(n=1,2,3,)设,Axfxx)(lim0则函数 f(x)在 x=x0的某空心

3、邻域中有界,即存在0和 M0,使得当 0 xx0时有f(x)M对其他类型的函数极限也有类似的结论 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 2 求极限的方法 1极限的四则运算法则及其推广 设BxgAxfxxxx)(lim)(lim00,则;BAxgxfxx)()(lim0;ABxgxfxx)()(lim0)0()()(lim0BBAxgxfxx 只要设)(glim)(lim00 xxfxxxx,存在或是无穷大量,上面的四则运算法则可以推广到除“00”,“”,“0”,“”四种未定式以外的各种情形即:1设Bxxfxxxx)(glim)(lim00,则)()(lim

4、0 xgxfxx.)()(lim0 xgxfxx(()0g x)又 B0,则)()(lim0 xgxfxx2设)(lim0 xfxx,当 xx0时()g x局部有界,(即0,0M,使得00 xx时()g xM),则)()(lim0 xgxfxx 设)(lim0 xfxx,当 xx0时g(x)局部有正下界,(即0,b0 使得 0 x x0时g(x)b0),则)()(lim0 xgxfxx 3设)(lim0 xfxx,)(lim0 xgxx,则)()(lim0 xgxfxx,又0 使得 0 x x0时 f(x)g(x)0,则)()(lim0 xgxfxx 4设0)(lim0 xfxx,xx0时 g

5、(x)局部有界,则0)()(lim0 xgxfxx(无穷小量与有界变量之积为无穷小)2幂指函数的极限及其推广 设AxfBxgAxfBxgxxxxxx)()(lim)(lim0)(lim000则,000lim()ln()()()ln()ln(lim()lim)xxg xf xg xg xf xBABxxxxf xeeeA 只要设00lim()lim()xxxxf xg x,存在或是无穷大量,上面的结果可以推广到除“1”,“00”及“0”三种未定式以外的各种情形这是因为仅在这三个情况下)(ln)(lim0 xfxgxx是“0”型未定式 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请

6、联系网站删除 1设)(lim0 xfxx=0(0 x0 x时 f(x)0),0)(lim0Bxgxx,则 0()0(0)lim()(0)g xxxBf xB 2设)(lim0 xfxx=A0,A1,)(lim0 xgxx=+,则 0()0(01)lim()(1)g xxxAf xA 3设)(lim0 xfxx=+,0)(lim0Bxgxx,则 0)()0(0)(lim)(0BBxfxgxx 【例 1】设,则,又_)(lim0)(glim)()(lim000 xfxAxgxfxxxxxx【分析】00)()()(lim)(lim00Axgxgxfxfxxxx【例 2】设an,bn,cn均为非负数列

7、,且,nnnnnncbalim1lim0lim则必有 (A)anbn对任意 n成立 (B)bncn对任意 n 成立(C)极限nnncalim不存在 (D)nnncblim不存在 用相消法求00或型极限 【例 1】求)cos1(sin1tan1lim0 xxxxIx 【解】作恒等变形,分子、分母同乘得xxsin1tan1 0tansinlim(1 cos)1tan1 sinxxxIxxxx xxxxxxxxsin1tan11lim)cos1()cos1(tanlim0021211 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除【例 2】求22411limsinxxxx

8、Ixx 【解】作恒等变形,分子、分母同除)0(2xxx得 20211141401 0lim1sin101xxxxIxx 利用洛必达法则求极限 【例 1】设 f(x)在 x=0有连续导数,又 2)(sinlim20 xxfxxIx 求(0)(0)ff 与【例 2】求)1ln()cos1(1cossin2lim20 xxxxxx【例 3】求xxIxxe)1(lim10【例 4】求xxIxxxsineelimsin0【例 5】若306sin()lim0 xxxf xx,则_)(6lim20 xxfx【例 6】求)1ln(0)(tanlimxxxI 【例 7】设0,0为常数且122lim()aaaxI

9、xxx,则(,)=_【分析】型极限 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 210121)1(lim1t 1)(1limttxxxIaataaxttataaaat2)1(1lim1110 )20()2(21)2(0)1(21lim2110aaattaaat 因此(,)=)212(,分别求左、右极限的情形,分别求nnnnxx212limlim与的情形 【例 1】设|sine1e2)(41xxxfxx,求0lim()xf x【例 2】求nnnIn)1(1lim 利用函数极限求数列极限 【例 1】求)1(limaanInn【例 2】求21lim(tan)nnInn

10、 【解 1】)11tan(11tan12)11tan(1limnnnnnnnnI 转化为求2230021tan11tan11tanlim(tan1)limlimlim1nnxxnxxxnxn nnxxn 123201cos1lime33xxIx 【解 2】用求指数型极限的一般方法 nnnnI11tanln2elim 转化为求 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 2021tantan1lnlim lnlim1nxnxxnxn201tanlimxxxx(等价无穷小因子替换),余下同前 3 无穷小和它的阶 1无穷小、极限、无穷大及其联系 (1)无穷小与无穷大的

11、定义 (2)极限与无穷小,无穷小与无穷大的关系 0lim()()()xxf xAf xAx 其中00lim()0()(1).xxxf xAoxx,o(1)表示无穷小量 在同一个极限过程中,u 是无穷小量(u0)u1是无穷大量反之若 u是无穷大量,则u1是无穷小量 2无穷小阶的概念 (1)定义 同一极限过程中,(x),(x)为无穷小,设 0()()1()()()lim()()()()0()()()()()lxxlxxxlxxxlxxxox为有限数,称与为同阶无穷小时,称与为等价无穷小,记为极限过程时,是比高阶的无穷小,记为极限过程 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联

12、系网站删除 定义 设在同一极限过程中(x),(x)均为无穷小,(x)为基本无穷小,若存在正数 k与常数l使得0)()(lim lxxk 称(x)是(x)的 k阶无穷小,特别有0)()(lim00lxxxkxx,称 xx0时(x)是(xx0)的 k阶无穷小 (2)重要的等价无穷小 x0时 sinx x,tanx x,(1+x)x,ex1 x;ax1 xlna,arcsinx x,arctanx x;(1+x)a1 ax,1cosx 221x (3)等价无穷小的重要性质 在同一个极限过程中 1若 ,2 =+o()3在求“00”型与“0”型极限过程中等价无穷小因子可以替换 【例 1】求13cos21

13、lim30 xxxxI【例 2】设_)(lim5132sin)(1lnlim200 xxfxxfxxx,则【分析】由已知条件及 02sin)(lim0)2sin)(1ln(lim0)13(lim000 xxfxxfxxxx又在 x=0某空心邻域 f(x)0()()()ln(1)(0)sin 2sin 22f xf xf xxxxx,又 3x1 xln3于是 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 22000()/2()()limlim5lim10ln3ln32ln3xxxf xxf xf xxxx 【例 3】设 x a时(x),(x)分别是 x a的 n 阶

14、与 m阶无穷小,又0)(limAxhax,则 x a 时 (1)(x)h(x)是 x a 的_阶无穷小 (2)(x)(x)是 x a 的_阶无穷小 (3)nm时,(x)(x)是 x a 的_阶无穷小 (4)nm时)()(xx是 x a 的_阶无穷小 (5)k是正整数时,k是 x a 的_阶无穷小 以上结论容易按定义证明。例如,已知0)()(limAaxxfnax,()()()()()lim0limlim0()()()()mn mnmxaxaxag xf x g xf xg xBA Bxaxaxaxaf(x)g(x)是 x a的 n+m阶无穷小 【例 4】设 f(x)连续,x a时 f(x)是

15、x a 的 n 阶无穷小,求证:xadttf)(是 x a的 n+1阶无穷小 【例 5】x 0时,231)1(xxx是 x的_阶无穷小;332xx 是 x的_阶无穷小;)1ln(sin3xx是 x的_阶无穷小,xdtt02sin是 x的_阶无穷小 【例 6】x 0 时,下列无穷小中()比其他三个的阶高,最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 (A)x2 (B)1cosx (C)112 x (D)x tanx 【例 7】当 x 0 时,xdttxfsin02sin)(与43)(xxxg比较是()的无穷小 (A)等价 (B)同阶非等价(C)高阶 (D)低阶 4

16、连续性及其判断 1连续性概念 (1)连续的定义:函数 f(x)满足)()(lim00 xfxfxx,则称 f(x)在点 x=x0处连续;f(x)满足00lim()()xxf xf x(或)()(lim00 xfxfxx,则称f(x)在 x=x0处右(或左)连续 若 f(x)在(a,b)内每一点连续,则称 f(x)在(a,b)内连续;若 f(x)在(a,b)内连续,且在 x=a 处右连续,在点 x=b 处左连续,则称 f(x)在a,b上连续(2)单双侧连续性 f(x)在 x=x0处连续 f(x)在 x=x0处既左连续,又右连续 (3)间断点的分类:设 f(x)在点 x=x0的某一空心邻域内有定义

17、,且 x0是 f(x)的间断点 若 f(x)在点 x=x0处的左、右极限 f(x00)与 f(x0+0)存在并相等,但不等于函数值 f(x0)或 f(x)在 x0无定义,则称点 x0是可去间断点;若 f(x)在点 x=最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 x0处的左、右极限 f(x00)与 f(x0+0)存在但不等,则称点 x0是跳跃间断点:它们统称为第一类间断点 若 f(x)在点 x=x0处的左、右极限 f(x00)与 f(x0+0)至少有一个不存在,则称点 x0为第二类间断点 2函数连续性与间断点类型的判断:若 f(x)为初等函数,则 f(x)在其定义

18、域区间 D上连续,即当开区间(a,b)D,则 f(x)在(a,b)内连续;当闭区间c,d D,则 f(x)在c,d上连续若 f(x)是非初等函数或不清楚它是否为初等函数,则用连续的定义和连续性运算法则(四则运算,反函数运算与复合运算)来判断当f(x)为分段函数时,在其分界点处则需按定义或分别判断左、右连续性 判断 f(x)的间断点的类型,就是求极限00lim()xxf x 3有界闭区间a,b上连续函数的性质:最大值和最小值定理:设f(x)在闭区间a,b上连续,则存在和a,b,使得 f()f(x)f(),(axb)有界性定理:设 f(x)在闭区间a,b上连续,则存在 M0,使得 f(x)M,(a

19、xb)介值定理:设函数 f(x)在闭区间a,b上连续,且 f(a)f(b),则对 f(a)与 f(b)之间的任意一个数 c,在(a,b)内至少存在一点,使得 f()=c 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 推论 1(零值定理):设 f(x)在闭区间a,b上连续,且 f(a)f(b)0,则在(a,b)内至少存在一点,使得 f()=0 推论 2:设 f(x)在闭区间a,b上连续,且 m和 M分别是 f(x)在a,b上最小值和最大值,若 mM,则 f(x)在a,b上的值域为m,M 【例 1】函数2)2)(1()2sin(|)(xxxxxxf在下列哪个区间内有界

20、 (A)(1,0)(B)(0,1)(C)(1,2)(D)(2,3)【分析一】这里|xx有界只须考察2)2)(1()2sin()(xxxxg,g(x)是初等函数,它在定义域(x1,x2)上连续,有界闭区间上连续函数有界,1,0 定义域,g(x)在1,0有界,选(A)【分析二】设 h(x)定义在(a,b)上,若)(lim0 xhax或)(lim0 xhbx,则h(x)在(a,b)无界因)(lim1xfx,)(lim2xfx()f x在(0,1),(1,2),(2,3)均无界选(A)【例 2】设111)(2xxxxxf,xxxxxxxg5352)1(22)(,讨论 y=f(g(x)的连续性,若有间断

21、点并指出类型 【分析与解法 1】先求 f(g(x)的表达式 2()()1)()1()()1)gxg xf g xg xg x)5()3(1)52()1(21)21(1)1()(2xxxxxxxxxgf 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 在(,1),(1,2),(2,5),(5,+),f(g(x)分别与初等函数相同,故连续x=2 或 5 时可添加等号,左、右连接起来,即左连续又右连续 f(g(x)在 x=2 或 5 连续x=1时 1lim)(lim0)1(lim)(lim201010101xxgfxxgfxxxx x=1 是 f(g(x)的第一类间断点(

22、跳跃间断点)【分析与解法 2】不必求出 f(g(x)的表达式 g(x)的表达式中,x=2或 5 处可添加等号,左、右连接起来g(x)在(,+)处处连续 111)(2uuuuuf,u1 时连续 u=g(x)=1x=1 因此,x1时由连续函数的复合函数是连续的f(g(x)连续.x=1 时 1lim)(lim)(lim0)1(lim)(lim)(lim2010101010101xxfxgfxxfxgfxxxxxx x=1 是 f(g(x)的第一类间断点 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 第二讲 一元函数微分学的概念、计算及简单应用 一、知识网络图 二、重点考

23、核点 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 这部分的重点是 导数与微分的定义、几何意义,讨论函数的可导性及导函数的连续性,特别是分段函数,可导与连续的关系 按定义或微分法则求各种类型函数的一、二阶导数或微分(包括:初等函数,幂指数函数,反函数,隐函数,变限积分函数,参数式,分段函数及带抽象函数记号的复合函数),求 n 阶导数表达式 求平面曲线的切线与法线,描述某些物理量的变化率 导数在经济领域的应用如“弹性”,“边际”等(只对数三,数四)1 一元函数微分学中的基本概念及其联系 1可导与可微的定义及其联系 f 00000000000()()()()()lim

24、lim()()()(1)0(1)()xxxf xxf xf xf xxf xfxxxxf xxf xAoxoxAfx 在 可导:,即无穷小量 0000000()()()()(0)()()()()x xf xxf xxf xA xoxxf xxxf xA xfxxfx dx 在 可微:在的微分d 0()f xxx在连续最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 2几何意义与力学意义)(0 xf 是曲线 y=f(x)在点(x0,f(x0)处切线的斜率 xxfxdfxx)()(00是相应于x该切线上纵坐标的增量 质点作直线运动,t 时刻质点的坐标为 x=x(t),)(

25、0tx是 t=t0时刻的速度 3单侧导数与双侧导数 f(x)在 x=x0可导00)()f xfx,均存在且相等 此时 000()()()fxfxfx 0000()()()limxf xxf xfxx,-0000()()()lim.xf xxf xfxx 【例 1】说明下列事实的几何意义(1)xgxfxgxf)()()()(0000,(2)f(x),g(x)在 x=x0处有连续二阶导数,0000()()()()f xg xfxg x,xgxf0)()(00 (3)f(x)在 x=x0处存在00()()fxfx,但00()()fxfx.(4)y=f(x)在 x=x0处连续且000()()lim.x

26、xf xf xxx 【例 2】()()()g xf xh x 0000 xxxxxx,0 为某常数设000()(),(),g xh xgx0()hx均存在且00()()gxhx.求证:0000()()()()fxfxgxhx存在且.【例 3】请回答下列问题:(1)设 y=f(x)在 x=x0可导,相应于x 有 y=f(x0+x)f(x0),xxfdy)(0 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 x0时它们均是无穷小试比较下列无穷小:y是x的_无穷小;ydy是x 的_无穷小;0)(0 xf时y与 dy是_无穷小(2)du与u 是否相等?【例 4】设 f(x)

27、连续,试讨论)(0 xf 的存在性与0|)(|xxxf的存在性之间的关系 (1)考察下列两个函数图形,由导数的几何意义来分析)(0 xf 存在与0|)(|xxxf存在之间的关系 (2)f(x0)0时,求证:)(0 xf 存在0|)(|xxxf存在 【证明】因0()f x0,由连续性,0,使得当xx0时有 f(x)0或 f(x)0,于是在 x0该邻域内必有f(x)=f(x)或f(x)=f(x)之一成立,故在点 x=x0处两个函数的可导性是等价的 (3)f(x0)=0时,求证:0|)(|0)(0 xxxfxf存在 【证明】设 f(x0)=0 0|)(|xxxf存在xxfxxfxxfxxfxx|)(

28、|)(|lim|)(|)(|lim000000 0000|()|()|lim(0)lim(0)xxf xxf xxxx 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 0|)(|lim|)(|lim0000 xxxfxxxfxx xfxxfxxfx0)(0)()(lim0000 综合可得,题目中结论(2)和(3)成立也可以概括为:点 x=x0是可导函数()f x的绝对值函数()f x的不可导点的充分必要条件是它使得 f(x0)=0但0)(0 xf 【评注】论证中用到显然的事实:lim()0lim|()|0 xaxaf xf x 【例 5】设函数 f(x)连续,且(0

29、)0f,则存在 0,使得 (A)()f x在(0,)内单调增加 (B)()f x在(,0)内单调减少(C)对任意的 x(0,)有()f xf(0)(D)对任意的 x(,0)有()f xf(0)2 一元函数求导法 反函数求导法:设 f(x)在区间 Ix可导,()0fx,值域区间为 Iy,则它的反函数 x=(y)在 Iy可导且()1d1()d()ddxyxyyfxyx 【例】设 y=y(x)满足xye2,求它的反函数的二阶导数22ddyx 【解】xxxyxxyxxyyx222e41dde21dddde21)(1dd,变限积分求导法:设函数 f(x)在a,b上连续,则xattfxFd)()(在a,b

30、上可导,且 ()()F xf x,(axb)最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 设()f x在c,d上连续,当 x a,b时函数 u(x),v(x)可导,且()()u xv x和的值域不超出c,d,则)()(d)()(xuxvttfxF在a,b上可导,且 )()()()()(xuxvfxuxufxF,(axb)【例 1】设 f(x)在(,+)连续且10()(s)dxnnn xsf xs,求)(x 【例 2】设 f(x)在(,+)连续,又xttftxx02d)()(21)(,求)()(x,x 【例 3】设ytttxyxd)d1sin()(20220,求)(

31、x 【例 4】设 f(x)为连续函数,ttyxxfytF1d)(d)(,则)2(F等于 (A)2f(2)(B)f(2)(C)f(2)(D)0 【分析一】先用分部积分法将 F(t)化为定积分 111()()d)d()d)d()d)ttttty tyyyyF tf xxyyf xxyf xx tttxxfxyyyfxxf111d)()1(d)(d)(,)2()2()()1()(fFtfttF选(B)【分析二】转化为可以用变限积分求导公式的情形 tttyttyxxftyxxfyxxfyxxftF1111111d)()1(d)d)(d)d)(d)d)()(11)()1()()1(d)(d)()(ttt

32、fttftxxfxxftF )2()2(fF选(B)【分析三】交换积分顺序化为定积分 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 分顺序交换积DxtyxfxyxxftF11d)(ddd)()(txxfx1d)()1(【分析四】特殊选取法取 f(x)=1(满足条件)ttytttytytytyytxyxxfytF112121)1(21)(21d)(d1dd)(d)(fFttF)2(1)2(1)(,选(B)隐函数求导法:【例 1】y=y(x)由0e)sin(222xyyxx所确定,则xy_dd 【例 2】y=y(x)由下列方程确定,求xyxy22dddd,(1)x+a

33、rctany=y;【解】对 x求导yyy2111,解出211yyy得再对 x求导得523)1(22yyyyy (2)yyfex)(e,其中1)()(xfxf存在,【解】对 x求导得 yeyyfxyyfyf)(ee)()(利用方程化简得)(1(1)(1yfxyyyyfx,再将y的方程对x求导得yyyfyyfx )()(122 解出y,并代入y表达式 322)(1()(1()(yfxyfyfy 若先取对数得lnx+f(y)=y 然后再求导,可简化计算 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 【例 3】设 y=y(x)由方程 yxey=1 确定,求022ddxxy

34、的值 【解】原方程中令 x=0 y(0)=1将方程对 x求导得 0eeyxyyy 令e)0(0yx将上述方程两边再对 x求导得 2e2)0(0)(e2 yyexyyxyy 分段函数求导法:【例 1】设 f(x)=x2x,则使()()nfx处处存在的最高阶数 n 为_ 【例 2】设0dsin10)(0001sin)1ln(1)(203xttxxxf,xxxxxxfx,处在则,(A)不连续 (B)连续,但不可导(C)可导但导函数不连续 (D)可导且导函数连续 【分析】先按定义讨论 f(x)在 x=0的可导性问题 3200()(0)11(0)limlimln(1)sin0 xxf xffxxxx 2

35、220000()(0)1sin2(0)limlimsin dlim02xxxxf xfxxft txxx (0)(0)0(0)0fff 进一步考察)(xf 在 x=0 的连续性 当 x0时,xxxxxxxxxxxxxxf1cos)1ln(1sin)1(31sin)1ln()1sin)1ln(1()(3332233 由此可知,)()(lim0 xfxfx不在 x=0 不连续 因此,选(C)最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 【例 3】求常数 a,b 使函数33)(2xb,axxxxf处处可导,并求出导数 【分析与求解】对常数a,b,x3 时 f(x)均可导

36、现要确定a,b使)3(f 存在f(x)在x=3 必须连续且(3)(3)ff,由这两个条件求出 a 与 b 由 babaxxfxxfxxxx3)(lim)(lim9lim)(lim030320303,f(x)在 x=3连续,a,b满足 f(3+0)=f(30)=f(3)即 3a+b=9 在此条件下,23()3xxf xaxbx ()2(3),()(3)fxx xfxax 3(3)26,(3)xfxfa(3)(3)(3)fff即 a=6 代入 3a+b=9 b=9 因此,仅当 a=6,b=9时 f(x)处处可导且)3(6)3(2)(xxxxf 【评注】求解此类问题常犯以下错误 1没说明对常数 a,

37、b,x3 时 f(x)均可导 2先由 x=3处可导求出 a 值,再由连续性求出 b 值请看以下错误表达:“因 33(3)26(3)()xxfxfaxba,由(3)(3)ff得 a=6再由连续性 f(3+0)=f(30)即 9=3a+b,b=9”错误在于当 3a+b9 时(3)f不存在,也不可能有3(3)()xfaxb 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 f(3+0)=f(30)不能保证 f(x)在 x=3连续仅当 f(3+0)=f(30)=f(3)时才能保证 x=3连续 必须先由连续性定出 3a+b=9,在此条件下就可得 (3)fa 高阶导数与 n 阶导

38、数的求法 常见的五个函数的 n 阶导数公式:baxnnbaxae)e()()2sin()(sin()(nbaxabaxnn )2cos()(cos()(nbaxabaxnn 1()(1)(1)!(ln|)()nnnnnaaxbaxb ()()(1)(1)()nnnaxbnaaxb 3 一元函数导数(微分)概念的简单应用【例1】设nxxf)(,在点 1,1处的切线与x轴的交点为,0n,则lim()_.nnf 【例 2】若周期为4 的函数 f(x)可导且12)1()1(lim0 xxffx 则曲线 y=f(x)在点(5,f(5)处的切线斜率 k=_ 【例 3】设 y=f(x)由方程 e2x+yco

39、s(xy)=e1所确定,则曲线 y=f(x)在点(0,1)处的法线方程为_ 【例 4】已知曲线的极坐标方程为=2sin,点 M0的极坐标为(1,6),则点M0处的切线的直角坐标方程为_ 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除【分析一】(数学一,二)点 M0在上,直角坐标为:0(1)63cos2x,21sin)61(0,y 的参数方程为2cos1sinsin22sincossin2yx,在 M0点处的切线的斜率:33tan2cos22sin2dd66xy 在 M0处的切线方程 13)23(321xyxy,即 【分析二】的方程可化为2=2 sin,于是的隐式方程

40、为 x2+y2=2y由隐函数求导法,得 yxyyyyx1222,3)23()2123()(00yyx代入得,于是切线方程为 133()3122yxyx即 第三讲 一元函数积分学 一、知识网络图 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 二、重点考核点 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 这部分的重点是:不定积分、原函数及定积分概念,特别是定积分的主要性质 两个基本公式:牛顿莱布尼兹公式,变限积分及其导数公式 熟记基本积分表,掌握分项积分法、分段积分法、换元积分法和分部积分法计算各类积分 反常积分敛散性概念与计算 定积分的

41、应用 1 一元函数积分学的基本概念与基本定理 1原函数与不定积分的概念及性质:(1)定义 若 F(x)的导函数)()(xfxF在某区间上成立,则称 F(x)是 f(x)在该区间上的一个原函数:f(x)的全体原函数称为 f(x)的不定积分,记为xxfd)((2)原函数与不定积分的关系 若已知 F(x)是 f(x)的一个原函数,则 CxFxxf)(d)(其中 C 是任意常数 (3)求不定积分与求导是互为逆运算的关系,即 xxfxxfxfxxfd)(d)(d)()d)(或 CxFxFCxFxxF)()(d)(d)(或 其中 C 也是任意常数 (4)不定积分的基本性质:)0()(d)(kdxxfkxx

42、kf常数 xxgxxfxxgxfd)(d)(d)()(最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 2定积分的概念与性质:(1)定义 设max11210iniiiinx,xxxb,xxxxa令,若对任何 101,lim()niiiiiixxfx有存在,则称 f(x)在a,b上可积,并称此极限值为 f(x)在 a,b上的定积分,记为 niiibaxfxxf10)(limd)(定积分的值与积分变量的名称无关,即把积分变量 x换为 t 或 u等其他字母时,有 bababauufttfxxfd)(d)(d)(另外,约定 baabaaxxfxxf,xxfd)(d)(0d)(

43、(2)可积性条件 可积的必要条件:若 f(x)在a,b上可积,则 f(x)在a,b上有界 可积函数类(可积的充分但非必要的条件):1f(x)在a,b上连续,则 f(x)在a,b上可积;2f(x)在a,b上有界且仅有有限个间断点,则 f(x)在a,b上可积 (3)定积分的几何意义:最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 设 f(x)在a,b上连续,则baxxfd)(表示界于 x轴、曲线 y=f(x)以及直线 x=a,x=b 之间的平面图形面积的代数和,其中在 x轴上方部分取正号,在 x轴下方部分取负号 特别,若 f(x)在a,b上连续且非负,则baxxfd)(

44、表示 x轴,曲线 y=f(x)以及直线 x=a,x=b 围成的曲边梯形的面积 (4)定积分有以下性质:1线性性质:若 f(x),g(x)在a,b上可积,且 A、B为两个常数,则 Af(x)+Bg(x)也在a,b上可积,且 xxgBxxfAxxBgxAfbababad)(d)(d)()(2对积分区间的可加性:若f(x)在由 a、b、c三数构成的最大区间上可积,则 xxfxxfxxfbccabad)(d)(d)(3改变有限个点上的函数值不改变可积性与积分值 4比较性质:若 f(x),g(x)在a,b上可积,且 f(x)g(x)在a,b上成立,则 xxgxxfbabad)(d)(进一步又有:若 f(

45、x),g(x)在a,b上连续,且 f(x)g(x),f(x)g(x)在a,b上成立,则 xxgxxfbabad)(d)(若 f(x)在a,b可积,则f(x)|在a,b可积且xxfxxfbabad|)(|d)(5积分中值定理:若 f(x)在a,b上连续,则存在(a,b),使得()d()()baf xxfba 3变限积分,原函数存在定理,牛顿 莱布尼兹公式:最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 (1)变限积分的连续性:若函数 f(x)在a,b上可积,则函数xadttfx)()(在a,b上连续 (2)变限积分的可导性,原函数存在定理:若函数 f(x)在a,b上连

46、续,则函数xadttfx)()(就是 f(x)在a,b上的一个原函数,即,xfx)()(xa,b (3)不定积分与变限积分的关系由原函数存在定理可得若f(x)在a,b上连续,则不定积分 xxCdttfdxxf0)()(,其中x0a,b为一个定值,C 为任意常数 (4)牛顿莱布尼兹公式:设()f x在,a b上连续,()F x是()f x在,a b上的任一原函数,则)()()()(aFbFabxFdxxfba这个公式又称微积分基本公式 推广形式:设函数f(x)在a,b上连续,F(x)是 f(x)在(a,b)内的一个原函数,又极限F(a+0)和 F(b0)存在,则)0()0(00)()(aFbFa

47、bxFdxxfba (5)初等函数的原函数 4周期函数与奇偶函数的积分性质:(1)周期函数的积分性质:设 f(x)在(,+)连续,以 T 为周期,则 1xxfxxfTTaad)(d)(0(a 为任意实数)最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 2xTttf0d)(为周期以0d)(0Txxf 3xxfd)((即 f(x)的全体原函数)为 T 周期的0d)(0Txxf【证明】1 证法 1d()()()0da Taf x dxf aTf aa 0()d()d()d.0a Ta TTaaf xxf xxf xxa 证法 2 aTTaTTaaxxfxxfxxfxxfd

48、)(d)(d)(d)(00,其中00()d()d()()dT aT aaaTTsxTf xxf xTxf s dsf xx 代入上式得TaaaTTaxxfxxfxxfxxfxxf0000d)(d)(d)(d)(d)(。(此种证法不必假定 f(x)连续,只须假定 f(x)在0,T)可积)2xTxTxTxxttfttfttfttfTttf00000d)(1d)(d)(d)(d)(题为周期以 3只须注意xfttfC,ttfxxfxx00)(d)(d)(d)(的一个原函数是 例(08,数三,数四)设 f(x)是周期为 2的连续函数.()证明对任意的实数 t,有22)()(ttodxxfdxxf;()证

49、明G(x)=dtdssftfxott2)()(2是周期为 2的周期函数。【分析与证明】()(它是结论 1的特例,a=2,见证明 1)()由题()的结论,G(x)=xoodssfxdttf2)()(2 由于对x,G(x+2)G(x)=xoooxodssfxdttfdssfxdttf222)()(2)()2()(2 =22)(2)(2xxodttfdttf=220)(2)(2oodttfdttf G(x)是周期为2的周期函数 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 (2)奇偶函数的积分性质:设 f(x)在a,a连续,且为奇函数或偶函数 1)(d)(2)(0d)(

50、0为偶函数为奇函数xfxxfxfxxfaaa 2令0()()()dt,()()xf xF xf xF xf x为偶函数若为奇函数则为奇函数若为偶函数 3若 f(x)为奇函数,则在a,a上 f(x)的全体原函数为偶函数 若 f(x)为偶函数,则在a,a上 f(x)只有惟一的一个原函数为奇函数 【证明】2设 f(x)为奇函数 证法 1考察 xxfxfxFxFxxFxFx(0)()()()()(),()()(则a,a 0)0()(x常数F(x)=F(x)(xa,a),即 F(x)为偶函数 证法 2xxx,xFssftsttfttfxF000)(d)(d)(d)()(xa,a),即F(x)为偶函数(此

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