高等数学知识点总结 (1)

高等数学（下）知识点主要公式总结第八章 空间解析几何与向量代数 1、二次曲面1）椭圆锥面：22222z b y a x =+ 2）椭球面：1222222=++cz b y a x 旋转椭球面：1222222=++c z a y a x 3）单叶双曲面：1222222=-+cz b y a x 双叶双曲面：1222222=--c z b y a x 4）椭圆抛物面：z b y a x =+2222 双曲抛物面（马鞍面）：z by a x =-2222 5）椭圆柱面：12222=+b y a x 双曲柱面：12222=-by a x6）抛物柱面：ay x =2 （二） 平面及其方程 1、点法式方程：0)()()(000=-+-+-z z C y y B x x A法向量：),,(C B A n =，过点),,(000z y x2、一般式方程：0=+++D Cz By Ax截距式方程：1=++czb y a x 3、两平面的夹角：),,(1111C B A n = ，),,(2222C B A n = ，⇔∏⊥∏21 0212121=++C C B B A A ；⇔∏∏21//212121C C B B A A ==4、点),,(0000z y x P 到平面0=+++D Cz By Ax 的距离：（三） 空间直线及其方程 1、一般式方程：⎪⎩⎪⎨⎧=+++=+++0022221111D z C y B x A D z C y B x A2、对称式（点向式）方程：pz z n y y m x x 000-=-=-3、两直线的夹角：),,(1111p n m s =，),,(2222p n m s =，⇔⊥21L L 0212121=++p p n n m m ；⇔21//L L212121p p n n m m ==4、直线与平面的夹角：直线与它在平面上的投影的夹角，⇔∏//L 0=++Cp Bn Am ；⇔∏⊥L pC nB mA ==第九章 多元函数微分法及其应用 1、 连续：),(),(lim00),(),(00y x f y x f y x y x =→2、偏导数：xy x f y x x f y x f x x ∆-∆+=→∆), (), (lim),(0000000 ；y y x f y y x f y x f y y ∆-∆+=→∆),(),(lim ),(00000003、方向导数：βαcos cos yfx f l f ∂∂+∂∂=∂∂其中βα,为l的方向角。

4、梯度：),(y x f z =，则j y x f i y x f y x gradf y x),(),(),(000000+=。

5、全微分：设),(y x f z =，则d d d z z z x y x y∂∂=+∂∂ （一） 性质 1、函数可微，偏导连续，偏导存在，函数连续等概念之间的关系：2、 微分法1） 复合函数求导：链式法则若(,),(,),(,)z f u v u u x y v v x y ===，则z z u z v x u x v x ∂∂∂∂∂=⋅+⋅∂∂∂∂∂，z z u z vy u y v y∂∂∂∂∂=⋅+⋅∂∂∂∂∂充分条件1）求函数),(y x f z =的极值 解方程组 ⎪⎩⎪⎨⎧==0y x f f 求出所有驻点，对于每一个驻点),(00y x ，令),(00y x f A xx =，),(00y x f B xy =，),(00y x f C yy =，① 若02>-B AC ，0>A ，函数有极小值， 若02>-B AC ，0<A ，函数有极大值；② 若02<-B AC ，函数没有极值； ③ 若02=-B AC ，不定。

2、 几何应用1）曲线的切线与法平面曲线⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===Γ)()()(:t z z t y y t x x ，则Γ上一点),,(000z y x M （对应参数为0t ）处的切线方程为：)()()(000000t z z z t y y y t x x x '-='-='-法平面方程为：0))(())(())((000000=-'+-'+-'z z t z y y t y x x t x2） 曲面的切平面与法线曲面0),,(:=∑z y x F ，则∑上一点),,(000z y x M 处的切平面方程为：法线方程为：),,(),,(),,(000000000000z y x F z z z y x F y y z y x F x x z y x -=-=-第十章 重积分（一） 二重积分 ：几何意义：曲顶柱体的体积1、 定义：∑⎰⎰=→∆=nk k k kDf y x f 1),(lim d ),(σηξσλ2、 计算： 1）直角坐标⎭⎬⎫⎩⎨⎧≤≤≤≤=b x a x y x y x D )()(),(21ϕϕ，21()()(,)d d d (,)d bx ax Df x y x y x f x y y φφ=⎰⎰⎰⎰⎭⎬⎫⎩⎨⎧≤≤≤≤=d y c y x y y x D )()(),(21φφ， 21()()(,)d d d (,)d d y c y D f x y x y y f x y x ϕϕ=⎰⎰⎰⎰2） 极坐标⎭⎬⎫⎩⎨⎧≤≤≤≤=βθαθρρθρθρ)()(),(21D ，21()()(,)d d (cos ,sin )d Df x y x y d f βρθαρθθρθρθρρ=⎰⎰⎰⎰1、 定义： ∑⎰⎰⎰=→Ω∆=nk kk k kv f v z y x f 1),,(limd ),,(ζηξλ2、 计算：1）直角坐标⎰⎰⎰⎰⎰⎰=ΩDy x z y x z z z y x f y x v z y x f ),(),(21d ),,(d d d ),,( -------------“先一后二”⎰⎰⎰⎰⎰⎰=ΩZD bay x z y x f z v z y x f d d ),,(d d ),,( -------------“先二后一”2）柱面坐标⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===zz y x θρθρsin cos ，(,,)d (cos ,sin ,)d d d f x y z v f z z ρθρθρρθΩΩ=⎰⎰⎰⎰⎰⎰3）球面坐标（三） 应用 曲面D y x y x f z S ∈=),(,),(:的面积：第十一章 曲线积分与曲面积分 （一） 对弧长的曲线积分1、 定义：01(,)d lim (,)ni i i Li f x y s f s λξη→==⋅∆∑⎰2、计算：设),(y x f 在曲线弧L 上有定义且连续，L 的参数方程为)(),(),(βαψϕ≤≤⎪⎩⎪⎨⎧==t t y t x ，其中)(),(t t ψϕ在],[βα上具有一阶连续导数，且0)()(22≠'+'t t ψϕ，则（二） 对坐标的曲线积分 1、定义：设 L 为xoy 面内从 A 到B 的一条有向光滑弧，函数),(y x P ，),(y x Q 在 L 上有界，定义∑⎰=→∆=nk kk k Lx P x y x P 1),(lim d ),(ηξλ，∑⎰=→∆=nk kk kLy Q y y x Q 1),(lim d ),(ηξλ.向量形式：⎰⎰+=⋅LLy y x Q x y x P r F d ),(d ),(d2、计算：设),(,),(y x Q y x P 在有向光滑弧L 上有定义且连续, L 的参数方程为):(),(),(βαψϕ→⎪⎩⎪⎨⎧==t t y t x ，其中)(),(t t ψϕ在],[βα上具有一阶连续导数，且0)()(22≠'+'t t ψϕ，则设平面有向曲线弧为⎪⎩⎪⎨⎧==)()( t y t x L ψϕ：，L 上点),(y x 处的切向量的方向角为：βα,，)()()(cos 22t t t ψϕϕα'+''=，)()()(cos 22t t t ψϕψβ'+''=，则d d (cos cos )d LLP x Q y P Q s αβ+=+⎰⎰.（三） 格林公式 1、格林公式：设区域 D 是由分段光滑正向曲线 L 围成，函数),(,),(y x Q y x P 在D 上具有连续一阶偏导数,则有⎰⎰⎰+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂LD y Q x P y x y P x Q d d d d2、G 为一个单连通区域，函数),(,),(y x Q y x P 在G 上具有连续一阶偏导数，则y Px Q ∂∂=∂∂ ⇔曲线积分 d d LP x Q y +⎰在G 内与路径无关（四） 对面积的曲面积分 1、 定义：设∑为光滑曲面，函数),,(z y x f 是定义在∑上的一个有界函数，定义 i i i i ni S f S z y x f ∆=∑⎰⎰=→∑),,(lim d ),,(1ζηξλ2、计算：———“一单二投三代入”),(:y x z z =∑，xy D y x ∈),(，则（五） 对坐标的曲面积分 1、 定义：设∑为有向光滑曲面，函数),,(),,,(),,,(z y x R z y x Q z y x P 是定义在∑上的有界函数，定义1(,,)d d lim (,,)()ni i i i xy i R x y z x y R S λξηζ∑→==∆∑⎰⎰同理，1(,,)d d lim (,,)()ni i i i yz i P x y z y z P S λξηζ∑→==∆∑⎰⎰；01(,,)d d lim (,,)()ni i i i zx i Q x y z z x R S λξηζ∑→==∆∑⎰⎰2、 性质：1）21∑+∑=∑，则计算：——“一投二代三定号”),(:y x z z =∑，xyD y x ∈),(，),(y x z z =在xyD 上具有一阶连续偏导数，),,(z y x R 在∑上连续，则(,,)d d [,,(,)]d d x yD R x y z x y R x y z x y x y ∑=±⎰⎰⎰⎰,∑为上侧取“ + ”， ∑为下侧取“ - ”.其中γβα,,为有向曲面∑在点),,(z y x 处的法向量的方向角。

（六） 高斯公式 1、 高斯公式：设空间闭区域Ω由分片光滑的闭曲面∑所围成, ∑的方向取外侧, 函数,,P Q R 在Ω上有连续的一阶偏导数,则有 或()⎰⎰⎰⎰⎰∑Ω++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂S R Q P z y x z R y Q x P d cos cos cos d d d γβα2、通量与散度通量：向量场),,(R Q P A =通过曲面∑指定侧的通量为：⎰⎰∑++=Φy x R x z Q z y P d d d d d d散度：zR y Q x P A div ∂∂+∂∂+∂∂= （七） 斯托克斯公式 1、斯托克斯公式：设光滑曲面 ? 的边界 ?是分段光滑曲线, ? 的侧与 ? 的正向符合右手法则,),,(),,,(),,,(z y x R z y x Q z y x P 在包含? 在内的一个空间域内具有连续一阶偏导数, 则有为便于记忆, 斯托克斯公式还可写作: 2、环流量与旋度环流量：向量场),,(R Q P A =沿着有向闭曲线?的环流量为⎰Γ++z R y Q x P d d d旋度：⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-∂∂∂∂-∂∂∂∂-∂∂=y P x Q x R z P z Q y R A rot , ,第十二章 无穷级数 （一） 常数项级数 1、定义：1）无穷级数：+++++=∑∞=n n nu u u u u3211部分和：n nk k nu u u u u S ++++==∑= 3211，正项级数：∑∞=1n nu，0≥nu交错级数：∑∞=-1)1(n n nu ，0≥n u2）级数收敛：若SS nn =∞→lim 存在，则称级数∑∞=1n nu收敛，否则称级数∑∞=1n nu发散3）条件收敛：∑∞=1n nu收敛，而∑∞=1n nu发散；∞2、 性质：1）改变有限项不影响级数的收敛性；2） 级数∑∞=1n n a ，∑∞=1n nb收敛，则∑∞=±1)(n n nb a收敛；3） 级数∑∞=1n na收敛，则任意加括号后仍然收敛；4） 必要条件：级数∑∞=1n nu收敛⇒0lim =∞→n n u .（注意：不是充分条件！） 3、审敛法正项级数：∑∞=1n nu，0≥nu1）定义：SS nn =∞→lim 存在；2）∑∞=1n nu收敛⇔{}nS 有界；3） 比较审敛法：∑∞=1n nu，∑∞=1n nv为正项级数，且),3,2,1( =≤n v u n n若∑∞=1n nv收敛，则∑∞=1n nu收敛；若∑∞=1n nu发散，则∑∞=1n nv发散.4）比较法的推论：∑∞=1n nu ，∑∞=1n n v 为正项级数，若存在正整数m ，当m n >时，n n kv u ≤，而∑∞=1n nv收敛，则∑∞=1n nu收敛；若存在正整数m ，当m n >时，n n kv u ≥，而∑∞=1n n v 发散，则∑∞=1n n u 发散.5）比较法的极限形式：∑∞=1n n u ，∑∞=1n n v 为正项级数，若)0( lim +∞<≤=∞→l l v u nnn ，而∑∞=1n n v 收敛，则∑∞=1n nu收敛；若0lim >∞→nnn v u 或+∞=∞→n n n v u lim ，而∑∞=1n n v 发散，则∑∞=1n nu发散.6）比值法：∑∞=1n n u 为正项级数，设l u u nn n =+∞→1lim ，则当1<l 时，级数∑∞=1n n u 收敛；则当1>l 时，级数∑∞=1n n u 发散；当1=l 时，级数∑∞=1n nu可能收敛也可能发散.7） 根值法：∑∞=1n nu为正项级数，设l u nn n =∞→lim，则当1<l 时，级数∑∞=1n n u 收敛；则当1>l 时，级数∑∞=1n n u 发散；当1=l 时，级数∞可能收敛也可能发散.8） 极限审敛法：∑∞=1n nu为正项级数，若0lim >⋅∞→n n u n 或+∞=⋅∞→n n u n lim ，则级数∑∞=1n n u 发散；若存在1>p ，使得)0( lim +∞<≤=⋅∞→l l u n n pn ，则级数∑∞=1n n u 收敛.交错级数：莱布尼茨审敛法：交错级数：∑∞=-1)1(n n n u ，0≥nu 满足：),3,2,1( 1 =≤+n u u n n ，且0lim =∞→n n u ，则级数∑∞=-1)1(n n n u 收敛。