一些口诀
长杠变短杠,开口换方向
其实意思是底下这个
C ∩ D ‾ = C ‾ ∪ D ‾ \overline{C \cap D} = \overline C \cup \overline D C∩D=C∪D
可导必可微,可微必可导
二者互为充要条件
可导必定连续,连续未必可导。连续必定可积,可微未必可积
题外话,连续必有极限。
再题外话,摘抄网上的42条口诀,鉴于网上互相抄且不注明出处,此处也无法考究其真正出处:
- 函数概念五要素,定义关系最核心。
- 分段函数分段点,左右运算要先行。
- 变限积分是函数,遇到之后先求导。
- 奇偶函数常遇到,对称性质不可忘。
- 单调增加与减少,先算导数正与负。
- 正反函数连续用,最后只留原变量。
- 一步不行接力棒,最终处理见分晓。
- 极限为零无穷小,乘有限仍无穷小。
- 幂指函数最复杂,指数对数一起上。
- 待定极限七类型,分层处理洛必达。
- 数列极限洛必达,必须转化连续型。
- 数列极限逢绝境,转化积分见光明。
- 无穷大比无穷大,最高阶项除上下。
- n项相加先合并,不行估计上下界。
- 变量替换第一宝,由繁化简常找它。
- 递推数列求极限,单调有界要先证,两边极限一起上,方程之中把值找。
- 函数为零要论证,介值定理定乾坤。
- 切线斜率是导数,法线斜率负倒数。
- 可导可微互等价,它们都比连续强。
- 有理函数要运算,最简分式要先行。
- 高次三角要运算,降次处理先开路。
- 导数为零欲论证,罗尔定理负重任。
- 函数之差化导数,拉氏定理显神通。
- 导数函数合(组合)为零,辅助函数用罗尔。
- 寻找ξ η无约束,柯西拉氏先后上。
- 寻找ξ η有约束,两个区间用拉氏。
- 端点、驻点、非导点,函数值中定最值。
- 凸凹切线在上下,凸凹转化在拐点。
- 数字不等式难证,函数不等式先行。
- 第一换元经常用,微分公式要背透。
- 第二换元去根号,规范模式可依靠。
- 分部积分难变易,弄清u、v是关键。
- 变限积分双变量,先求偏导后求导。
- 定积分化重积分,广阔天地有作为。
- 微分方程要规范,变换,求导,函数反。
- 多元复合求偏导,锁链公式不可忘。
- 多元隐函求偏导,交叉偏导加负号。
- 多重积分的计算,累次积分是关键。
- 交换积分的顺序,先要化为重积分。
- 无穷级数不神秘,部分和后求极限。
- 正项级数判别法,比较、比值和根值。
- 幂级数求和有招,公式、等比、列方程。
函数求导
求导法则
有点像高中知识,看来我是都忘了
(
f
(
x
)
±
g
(
x
)
)
′
=
f
′
(
x
)
±
g
′
(
x
)
(f(x)±g(x))'=f'(x)±g'(x)
(f(x)±g(x))′=f′(x)±g′(x)
(
f
(
x
)
⋅
g
(
x
)
)
′
=
f
′
(
x
)
⋅
g
(
x
)
+
f
(
x
)
⋅
g
′
(
x
)
(f(x)·g(x))'=f'(x)·g(x)+f(x)·g'(x)
(f(x)⋅g(x))′=f′(x)⋅g(x)+f(x)⋅g′(x)
(
f
(
x
)
g
(
x
)
)
′
=
f
′
(
x
)
⋅
g
(
x
)
−
f
(
x
)
⋅
g
′
(
x
)
g
2
(
x
)
(\frac{f(x)}{g(x)})'=\frac{f'(x)·g(x)-f(x)·g'(x)}{g^2(x)}
(g(x)f(x))′=g2(x)f′(x)⋅g(x)−f(x)⋅g′(x)
(
1
f
(
x
)
)
′
=
−
f
′
(
x
)
f
2
(
x
)
(\frac{1}{f(x)})'=\frac{-f'(x)}{f^2(x)}
(f(x)1)′=f2(x)−f′(x)
驻点
驻点是函数一阶导数为0的点
(图引自《数学要素》 | 鸢尾花书)
求极限
求极限可能用到的方法(可能综合使用)
- 从基础定义入手(按照 lim Δ x → ? f ( x + Δ x ) − f ( x ) Δ x \lim_{\Delta x \to ?}\frac{f(x+\Delta x)-f(x)}{\Delta x} limΔx→?Δxf(x+Δx)−f(x)化简)
- 从几何关系分析(基础的 x 2 x^2 x2那种的推导)
- 洛必达(特定情况适用)
- 夹逼定理(一般还是要放缩出两边才能夹住)
- 放缩(利用不等式)
d x dx dx是 Δ x \Delta x Δx趋向于0的精确值( Δ \Delta Δ是近似值, d d d是精确值)
可导必连续,连续未必可导
(图引自《数学要素》 | 鸢尾花书)
函数图形
极值
一阶可导点是极值的必要条件(费马定理)
判断极值的第二充分条件 f ( x ) f(x) f(x)驻点处看 f ′ ′ ( x ) f''(x) f′′(x),若 f ′ ′ ( x ) > 0 f''(x)>0 f′′(x)>0是极小值,若 f ′ ′ ( x ) < 0 f''(x)<0 f′′(x)<0是极大值
意思是若依照驻点找极值点,应当看二阶导判断驻点是哪种极值点
隐函数求极值
先按隐函数求导求出一阶导数,一阶导数中代入 y ′ = 0 y'=0 y′=0,得到一个 y = f ( x ) y=f(x) y=f(x)的关系式,该关系式代回原隐函数可以得到一个点,是驻点,接着使用一阶导数求二阶导数,根据二阶导数的正负判断是哪种极值(极大值/极小值)
凸凹性
弧在弦下为凹,弧在弦上为凸。凸凹性的判断看二阶导的正负,正凹负凸
拐点
二阶可导点是拐点的必要条件(二阶导某点左右异号即为拐点)
拐点是凹弧与凸弧的分界,该点是否可导与是不是拐点无必然联系。找的点可以是未定义的点(如分母不能为零),也可以是二阶导为0的点。因为判断的根本条件是两侧是否异号,找到之后也要验证一下(有时候未必异号)。
作函数图像
若有渐近线应当画出来。
曲率
分为两种情况,即常规方程和参数方程。
K = ∣ y ′ ′ ∣ ( 1 + y ′ 2 ) 3 2 K=\frac{|y''|}{(1+y'^2)^{\frac32}} K=(1+y′2)23∣y′′∣
K = ∣ x t ′ y t ′ ′ − x t ′ ′ y t ′ ∣ ( x t ′ 2 + y t ′ 2 ) 3 2 K=\frac{|x_t'y_t''-x_t''y_t'|}{(x_t'^2+y_t'^2)^{\frac32}} K=(xt′2+yt′2)23∣xt′yt′′−xt′′yt′∣
幂指函数
幂指函数是初等函数,主要记住公式:
u
v
=
e
v
ln
u
u^v=e^{v\ln u}
uv=evlnu
u
(
x
)
v
(
x
)
=
e
v
(
x
)
ln
u
(
x
)
u(x)^{v(x)}=e^{v(x)\ln {u(x)}}
u(x)v(x)=ev(x)lnu(x)
x
x
=
e
x
ln
x
x^x=e^{x\ln x}
xx=exlnx
例题:画出 x > 0 x>0 x>0时函数 x x x^x xx的大致图像
①看定义域左右极限:根据 x ∈ ( , + ∞ ) x \in (,+\infty) x∈(,+∞):
lim x → 0 + x x = e lim x → 0 + x ln x = e 0 = 1 \lim_{x \to 0^+}x^x = e^{\lim_{x \to 0^+}x\ln x}=e^0=1 x→0+limxx=elimx→0+xlnx=e0=1
lim x → + ∞ x x = + ∞ \lim_{x \to +\infty}x^x = +\infty x→+∞limxx=+∞
②求导看单调性:
( x x ) ′ = ( e x ln x ) ′ = ( e x ln x ) ( x ln x ) ′ = x x ( ln x + 1 ) (x^x)'=(e^{x\ln x})'=(e^{x\ln x})(x\ln x)'=x^x(\ln x + 1) (xx)′=(exlnx)′=(exlnx)(xlnx)′=xx(lnx+1)
发现 x = 1 e x=\frac 1e x=e1是导数0点,易发现 ( 0 , 1 e ) (0,\frac 1e) (0,e1)导数小于0,单调递减,右侧 ( 1 e , + ∞ ) (\frac 1e,+\infty) (e1,+∞)导数大于0,单调递增。
附:
lim
x
→
0
+
x
ln
x
=
lim
x
→
0
+
ln
x
1
/
x
\lim_{x \to 0^+}x\ln x=\lim_{x \to 0^+}\frac{\ln x}{1/x}
x→0+limxlnx=x→0+lim1/xlnx
按洛必达法则可求出极限为0