想了想,还是写Markdown更容易保存;作为考研高数的完整笔记,内容多了以后电子文档增删查改起来容易些。
part Ⅰ主要内容为 极限 与 一元微积分,涉及较多方面。
只要数学家名称与定理名称较为常见、有广为接受的中文翻译,就都用中文表示了;两篇文章都主要限定在
如有纰漏,可以邮件联系我以订正。为了不影响主干内容的连贯,部分例题被折叠了起来。
注意
可证明,对
形式的式子,是可以直接对 与 运用泰勒公式的(只要运用正确,精度足够),自然对所谓的“等价无穷小”也是成立的,这在求极限中非常实用、方便; 第一、第二数学归纳法是极其好用的工具,需要熟练掌握并学会灵活运用(实为严格的演绎法)。归纳法不仅能运用在定理证明中,甚至可以配合单调有界定理证明数列极限的存在性。
例如设
, ,且当 时有 ,试证极限 存在。 观察到
,于是猜想 可能单调递增;做归纳假设 成立,则有 ,因此由第一归纳法,数列 确为单调递增。下证数列有界,首先有 ,再次运用归纳法,假设 ,则 ,同时容易知道 ,因此数列有界;最后,根据单调有界定理可知,该数列极限存在。 在点
处使用泰勒公式的条件: 在含点 的某个开区间 内有 阶导数,则 可以按 展开到 阶; 求极限
时使用洛必达法则的条件:除了要求分子分母满足不定式条件, 与 的导数在 的某个邻域内应均存在,且导数比值的极限为一广义常数 时,才有 成立;其中 可以是无穷大。 不要混淆了记号。
与 均为右极限的记号,定义为: , , 当 时,有 ,则称 为 在点 处的右极限。从实数轴上看,右极限是“从数轴的右侧逼近”、“从数轴的正侧逼近”的单侧极限,与之对应的是左极限。 但是一般而言,导数的右极限
存在不等价于右导数 存在!!!导数的左极限与左导数的关系同理。 数学辅助工具上,个人十分推荐 Mathematica:无论是优化问题、矩阵求逆等数值计算,还是不定积分、微分方程、泰勒 / 洛朗级数等符号计算,Mathematica都能处理自如;此外,微软用Python语言开发的 Z3 也是一个强大的工具。Wolfram|Alpha 是基于Mathematica的,提供了图形化的在线网页界面,可以十分方便地进行常见的运算,让初学者不需要任何代码也可以借助计算机完成一些数学计算。
对于函数图像,可以通过 Desmos 简单绘制,Desmos同样提供了在线网站,可以便捷得画出简单或复杂函数的图像。如果对一些简单函数如
的图像不熟悉,可以通过Desmos直接画出其图像;对一些相对复杂的函数Desmos也能胜任,甚至还能从中看出函数在间断点的极限。
初等数学简记
二项式定理:
, ; 次方的差公式: , - 特别地,平方差公式的一个有趣应用是对根式差极限的处理:
; - 当
时,有:
- 特别地,平方差公式的一个有趣应用是对根式差极限的处理:
令上式
则得到 次方和公式,注意当 为正偶数时 没有实数根,自然也不能在 内分解因式。当 为奇数时,有: ; - 特别地,当
且 为奇数时,有: ;
- 特别地,当
中学数列通项求法大全:高中数学:求数列通项公式的十一种方法(方法全,例子全,归纳细)
一般
元 次方程解法:对于一般的 元 次方程组,可以将其改写为二次型的形式, 其中 是三阶实对称矩阵,- 如果
或 不满秩,则方程可以因式分解,秩 则可以分解为一个一次式的平方,秩 则可以分解为两个一次式的乘积,由此可以解得结果。 - 如果
与 均满秩,则计算 的特征值 (即计算行列式 ,广义特征值),因式分解 即可——这是一定能因式分解的。
- 如果
对数函数的一些性质:
(于是自然有 、 等) ,换底公式
设
,则 能被表为 的充要条件是 是完全平方数且 是偶数,其中 。如果 是奇数,则可以表为 的形式。具体的步骤是:
记
,将 写为判断
是否是完全平方数,如果不是则不能化简判断
的奇偶性,如果
是偶数则计算 与 ,有如果
是奇数则对根号内乘 以将 写为偶数 ,化为偶数情况
实际在操作时只需要通过
判断原式能否化简,如果能被化简直接设变量接着“凑”就好了,例如化简 ,设 ,两边平方得 ,所以 、 ,容易看出来令 即可。另外,
一定不能被表为 ,其中 。需要确定参数取值范围时,参变分离是个好方法。
一些显而易见的概念就不再提及了,例如
与 的大致图像,本文默认读者对这些内容已经有所了解。
三角函数的性质
三角函数关系助记
青柠色代表按垂直 (两侧)
的关系,浅紫色代表按水平
(按层)
的关系,橙色代表按同侧邻居的关系
(
英文命名关系:在中心垂线的右边的三角函数英文首字母都是“c”;
中文命名关系:在中心垂线的左边的三角函数首字都是“正”,右边的首字都是“余”;从上到下,第一层函数名字的次字都是“弦”,第二层次字都是“切”,第三层次字都是“割”;
平方数量关系:除去第一层的三角函数间有
,同水平上的三角函数平方分别等于同侧邻近的另一三角函数平方 ,即 、 ;
展开/收起2道运用这一性质的积分实例
求积分
: 不过,这个积分结果还有另一个形式,事实上二者表达的是同一个式子,只是利用不同的方法计算得到: 当然,还可用按有理分式来积分,不过如此便繁琐了。凡是涉及
形式的积分,都可以试试利用或 的这一性质求解。计算
;利用三角函数的性质,换元
:
反函数数量关系 1:第一、三层的两个三角函数,他们反函数的和函数在定义域上值都为
,即 、 ,定义域分别为 、 、 ;反函数数量关系 2:特殊例子,
,, ;, 倒数关系:任何过中心点的长线两端的三角函数互为倒数,即
、 、 ;导数关系:
- 左侧第一层的三角函数的导数等于同侧第一层的三角函数、右侧的取相反数,即
、 ; - 左侧第二层的三角函数导数等于同侧第三层三角函数平方、右侧的取相反数,即
、 ; - 左侧第三层的三角函数导数等于自己与同侧第二层三角函数的乘积、右侧的取相反数,即
、 ;
- 左侧第一层的三角函数的导数等于同侧第一层的三角函数、右侧的取相反数,即
以上只是个人发现的助记办法,欲了解原理需另加推导。此外,各三角函数的反函数导数按层也有着符号上的关系(右侧的取相反数),分别为
值得注意的是,由于定义域的问题,
再次强调: