高等数学课件20734
合集下载
《高等数学基本概念》课件
高阶导数是函数的一阶导数的导数，表示函 数在某一点的更精细的变化情况。
高阶导数的应用
高阶导数在研究函数的极值、拐点、曲线的 形状等问题中有着重要的应用。
微分的概念与性质
微分的定义
微分是函数在某一点附近的小变化量，表示函数在该点附近的变化趋势。
微分的性质
微分具有一些重要的性质，如线性性质、微分与积分的关系等，这些性质在解决实际问题中有着广泛 的应用。
详细描述
重积分是指对一个函数在某个区域上的积分，它可以用 来计算体积、表面积等几何量。曲面积分则是对一个函 数在曲面上的积分，可以用来计算曲面面积和其他相关 量。在计算重积分和曲面积分时，需要掌握相应的计算 方法和技巧，如分割法、近似法等。
06 常微分方程
常微分方程的定义与性质
总结词
理解常微分方程的基本定义和性质是 解决常微分方程的基础。
详细描述
在多元函数中，极值问题可以分为无约束极值和约束 极值两类。无约束极值是指在给定区域内寻找函数的 最大值和最小值，而约束极值则是在某些约束条件下 寻找函数的最大值和最小值。在解决极值问题时，需 要掌握相应的求解方法和技巧，如梯度法、拉格朗日 乘数法等。
重积分与曲面积分
总结词
重积分和曲面积分是多变量微积分中的重要概念，它 们在计算体积、表面积和其他复杂几何形状的量时非 常有用。
科学研究
在各个科学领域，高等数学都发挥着 重要的作用，为科学研究提供了强大 的数学支持。
高等数学与初等数学的区别
01 高等数学涉及的概念更加抽象和复杂，需要更高 的思维能力和理解能力。
02 高等数学的应用范围更广，可以解决更为复杂和 广泛的实际问题。
03 高等数学对数学语言的运用更加丰富和深入，需 要更高的数学素养和表达能力。
高阶导数的应用
高阶导数在研究函数的极值、拐点、曲线的 形状等问题中有着重要的应用。
微分的概念与性质
微分的定义
微分是函数在某一点附近的小变化量，表示函数在该点附近的变化趋势。
微分的性质
微分具有一些重要的性质，如线性性质、微分与积分的关系等，这些性质在解决实际问题中有着广泛 的应用。
详细描述
重积分是指对一个函数在某个区域上的积分，它可以用 来计算体积、表面积等几何量。曲面积分则是对一个函 数在曲面上的积分，可以用来计算曲面面积和其他相关 量。在计算重积分和曲面积分时，需要掌握相应的计算 方法和技巧，如分割法、近似法等。
06 常微分方程
常微分方程的定义与性质
总结词
理解常微分方程的基本定义和性质是 解决常微分方程的基础。
详细描述
在多元函数中，极值问题可以分为无约束极值和约束 极值两类。无约束极值是指在给定区域内寻找函数的 最大值和最小值，而约束极值则是在某些约束条件下 寻找函数的最大值和最小值。在解决极值问题时，需 要掌握相应的求解方法和技巧，如梯度法、拉格朗日 乘数法等。
重积分与曲面积分
总结词
重积分和曲面积分是多变量微积分中的重要概念，它 们在计算体积、表面积和其他复杂几何形状的量时非 常有用。
科学研究
在各个科学领域，高等数学都发挥着 重要的作用，为科学研究提供了强大 的数学支持。
高等数学与初等数学的区别
01 高等数学涉及的概念更加抽象和复杂，需要更高 的思维能力和理解能力。
02 高等数学的应用范围更广，可以解决更为复杂和 广泛的实际问题。
03 高等数学对数学语言的运用更加丰富和深入，需 要更高的数学素养和表达能力。
高等数学课件详细
分学
多元微积分的应用实例
物理学：描述物理现象，如流体力学、电磁学等 工程学：解决工程问题，如结构分析、控制系统设计等 经济学：分析经济模型，如市场均衡、最优化问题等 计算机科学：用于图像处理、机器学习等领域
无穷级数与常微分
07
方程
无穷级数的概念和性质
性质：收敛性、发散 性、绝对收敛性、条
件收敛性等
数
常微分方程的概念和分类
常微分方程：描述函数在某点或某区 间上的变化规律的方程
一阶常微分方程：只含有一个未知函 数和一个自变量的方程
二阶常微分方程：含有两个未知函数 和两个自变量的方程
高阶常微分方程：含有多个未知函数 和多个自变量的方程
线性常微分方程：未知函数和自变量 之间的关系是线性的方程
非线性常微分方程：未知函数和自变 量之间的关系是非线性的方程
常微分方程的基本解法与实例
基本解法：分离变量法、积分因子法、常数变易法等 实例：求解一阶线性常微分方程、求解二阶线性常微分方程等 应用：在物理、化学、生物等领域有广泛应用 难点：求解高阶常微分方程、求解非线性常微分方程等
微分方程的应用实例
生物：描述生物种群增长、 生态平衡等现象
化学：描述化学反应速率、 物质扩散等现象
06
多元函数微积分
多元函数的极限与连续性
多元函数的极限：定义、性质、计算方法 多元函数的连续性：定义、性质、判断方法 多元函数的可微性：定义、性质、判断方法 多元函数的可导性：定义、性质、判断方法 多元函数的可积性：定义、性质、判断方法 多元函数的积分：定义、性质、计算方法
偏导数与全微分
性质。
函数连续性的 性质：连续函 数具有局部有 界性、局部保 号性、局部保 序性等性质。
多元微积分的应用实例
物理学：描述物理现象，如流体力学、电磁学等 工程学：解决工程问题，如结构分析、控制系统设计等 经济学：分析经济模型，如市场均衡、最优化问题等 计算机科学：用于图像处理、机器学习等领域
无穷级数与常微分
07
方程
无穷级数的概念和性质
性质：收敛性、发散 性、绝对收敛性、条
件收敛性等
数
常微分方程的概念和分类
常微分方程：描述函数在某点或某区 间上的变化规律的方程
一阶常微分方程：只含有一个未知函 数和一个自变量的方程
二阶常微分方程：含有两个未知函数 和两个自变量的方程
高阶常微分方程：含有多个未知函数 和多个自变量的方程
线性常微分方程：未知函数和自变量 之间的关系是线性的方程
非线性常微分方程：未知函数和自变 量之间的关系是非线性的方程
常微分方程的基本解法与实例
基本解法：分离变量法、积分因子法、常数变易法等 实例：求解一阶线性常微分方程、求解二阶线性常微分方程等 应用：在物理、化学、生物等领域有广泛应用 难点：求解高阶常微分方程、求解非线性常微分方程等
微分方程的应用实例
生物：描述生物种群增长、 生态平衡等现象
化学：描述化学反应速率、 物质扩散等现象
06
多元函数微积分
多元函数的极限与连续性
多元函数的极限：定义、性质、计算方法 多元函数的连续性：定义、性质、判断方法 多元函数的可微性：定义、性质、判断方法 多元函数的可导性：定义、性质、判断方法 多元函数的可积性：定义、性质、判断方法 多元函数的积分：定义、性质、计算方法
偏导数与全微分
性质。
函数连续性的 性质：连续函 数具有局部有 界性、局部保 号性、局部保 序性等性质。
高等数学课件完整
要点二
二重积分的性质
二重积分具有一些基本性质，如线性性、可加性、保号性 等。这些性质在求解二重积分时非常有用。
07 无穷级数
常数项级数的概念与性质
常数项级数的定义
由一系列常数按照一定顺序排列并加上正负号组 成的无穷序列。
收敛与发散
常数项级数可能收敛于一个有限值，也可能发散 至无穷大或不存在。
级数的基本性质
特点
高等数学具有抽象性、严谨性和 应用广泛性等特点，需要学生具 备较强的逻辑思维能力和数学基 础。
高等数学的重要性
培养逻辑思维能力
高等数学的学习有助于培养学生的逻辑思维能力，提高学生的数学 素养和解决问题的能力。
为后续课程打下基础
高等数学是许多后续课程的基础，如物理学、工程学、经济学等， 掌握高等数学有助于学生更好地理解和应用这些学科的知识。
不定积分的性质
不定积分具有线性性、 可加性、常数倍性等基 本性质，这些性质在求 解积分时非常有用。
基本积分公式
掌握基本积分公式是求 解不定积分的基础，如 幂函数、指数函数、三 角函数等的基本积分公 式。
定积分的概念与性质
定积分的定义
定积分是积分学中的另一个重 要概念，它表示函数在某个区
间上的积分值。定积分记为 ∫[a,b]f(x)dx，其中a和b是积
函数的性质
函数具有有界性、单调性、奇偶性、周 期性等重要性质，这些性质对于研究函 数的图像和变化规律具有重要意义。
极限的概念与性质
1 2 3
极限的定义
极限是描述函数在某一点或无穷远处的变化趋势 的重要工具，它可以通过不同的方式定义，如数 列极限、函数极限等。
极限的性质
极限具有唯一性、有界性、保号性、四则运算法 则等重要性质，这些性质对于求解极限问题和证 明极限定理具有重要作用。
高等数学(完整版)详细(课堂PPT)
因此
Sn
a, 0,
n 为奇数 n 为偶数
从而
lim
n
Sn
不存在
,
因此级数发散.
综合 1)、2)可知, q 1 时, 等比级数收敛 ;
q 1 时, 等比级数发散 .
例2. 判别下列级数的敛散性:
(1)
ln
n1
n
n
1
;
解: (1)
(2) n1n(n11) .
Sn
ln 2 1
ln 3 2
ln 4 3
的敛散性.
证: 将级数 un 的前 k 项去掉, 所得新级数 uk n
n1
n1
的部分和为
n
n uk l Sk n Sk
l 1
由于n 时, n 与Sk n 极限状况相同, 故新旧两级
数敛散性相同.
当级数收敛时, 其和的关系为 S Sk .
类似可证前面加上有限项的情况 .
性质4. 收敛级数加括弧后所成的级数仍收敛于原级数
将各项依
n1
un u1 u2 u3
n1
un
称上式为无穷级数，其中第 n 项 un 叫做级数的一般项,
级数的前 n 项和
n
Sn uk u1 u2 u3 un
k 1
称为级数的部分和. 若 lim Sn S 存在, 则称无穷级数
n
收敛 , 并称 S 为级数的和, 记作
S un
1 n (n 1)n
34
二 、交错级数及其审敛法
设 un 0 , n 1, 2, , 则各项符号正负相间的级数 u1 u2 u3 (1)n1un
称为交错级数 .
定理6 . ( Leibnitz 判别法 ) 若交错级数满足条件:
高等数学完整详细PPT课件
解
原式
lim a cos ax sinbx x0 bcos bx sinax
cos bx lim x0 cos ax
1.
第27页/共175页
例5 求 lim tan x . x tan 3 x
2
解
原式
lim
x
sec2 3sec2
x 3x
1 3
lim
x
cos2 3x cos2 x
2
2
1 lim 6cos 3x sin3x lim sin6x
第14页/共175页
例4 设函数f ( x)在[0,1]上连续, 在(0,1)内可导, 证明:
至少存在一点 (0,1),使 f ( ) 2[ f (1) f (0)].
证 分析: 结论可变形为
f (1) f (0) 10
f () 2
f ( x) ( x 2 )
x .
设 g( x) x2 ,
F(b) F(a) f (b) f (a) f () .
F (b) F (a) F ()
当 F ( x) x, F (b) F (a) b a, F ( x) 1,
f (b) f (a) f () F (b) F (a) F ()
f (b) f (a) f (). ba
第10页/共175页
例3 证明当x 0时, x ln(1 x) x. 1 x
证 设 f ( x) ln(1 x),
f ( x)在[0, x]上满足拉氏定理的条件,
f ( x) f (0) f ()( x 0), (0 x)
f (0) 0, f ( x) 1 , 由上式得 1 x
ln(1 x) x , 1
又0 x 1 1 1 x
高等数学ppt课件
05
常微分方程初步
常微分方程基本概念
1 2
常微分方程定义
明确常微分方程的定义，包括独立变量、未知函 数、方程阶数等概念。
初始条件和边界条件
解释初始条件和边界条件在解常微分方程中的作 用和意义。
3
常微分方程的解
阐述通解、特解、隐式解、显式解等概念，并举 例说明。
一阶常微分方程解法
分离变量法
介绍分离变量法的原理、步骤和适用范围，通 过实例演示其应用。
向量积定义
两向量按照右手定则所构成的平行四边形的面积，结果为一向量，可用于计算法向量、判断三向量共 面等。
平面和直线方程求解方法
要点一
平面方程求解方法
包括点法式、一般式等，用于确定平面在空间中的位置。
要点二
直线方程求解方法
包括点向式、参数式等，用于确定直线在空间中的位置和 方向。
常见曲面方程及其图形特征
为未来职业生涯打基础
许多行业都需要具备一定的数学基础 ，学习高等数学有助于为未来职业生 涯打下坚实基础。
02
函数与极限
函数概念与性质
函数定义
详细解释函数的定义，包括函数值、定义域、值域等概念。
函数性质
介绍函数的单调性、奇偶性、周期性等基本性质，并举例说明。
初等函数及其图像
基本初等函数
详细讲解幂函数、指数函数、对数函数、三角函数等基本初等函数的定义、性质和图像。
隐函数求导法
阐述隐函数存在定理，介绍隐函数求导方法及应用实例。
二重积分定义和计算方法
二重积分定义
阐述二重积分概念、性质及实际意义，介绍 二重积分在物理、工程等领域的应用。
二重积分计算方法
分别介绍直角坐标系和极坐标系下二重积分 的计算方法，包括累次积分法、换元积分法
高等数学(微积分)ppt课件
目录•绪论•函数与极限•导数与微分•微分中值定理与导数的应用•不定积分与定积分•微分方程与级数绪论01020304古代数学算术、几何与代数的起源与发展中世纪数学数学与哲学的交织文艺复兴时期数学解析几何与微积分的萌芽现代数学抽象化、公理化与结构化的趋势数学的发展历程微积分的创立与意义01微积分的创立牛顿与莱布尼兹的贡献02微积分的意义解决现实问题的有力工具，推动科学技术的发展03微积分的应用领域物理学、工程学、经济学等高等数学的研究对象与内容研究对象01函数、极限、连续、微分、积分等基本概念与性质研究内容02一元函数微积分学、多元函数微积分学、常微分方程等高等数学与其他学科的联系03为其他数学分支提供基础，为其他学科提供数学工具函数与极限函数定义设$x$和$y$是两个变量，$D$是一个数集。
如果存在一种对应法则$f$，使得对于$D$中的每一个数$x$，在数集$M$中都有唯一确定的数$y$与之对应，则称$f$为定义在$D$上的函数，记作$y=f(x),x in D$。
函数的性质包括有界性、单调性、奇偶性、周期性等。
常见函数类型一次函数、二次函数、幂函数、指数函数、对数函数、三角函数等。
010203函数的概念与性质设函数$f(x)$在点$x_0$的某个去心邻域内有定义。
如果存在常数$A$，对于任意给定的正数$epsilon$(无论它多么小)，总存在正数$delta$，使得当$x$满足不等式$0<|x-x_0|<delta$时，对应的函数值$f(x)$都满足不等式$|f(x)-A|<epsilon$，那么常数$A$就叫做函数$f(x)$当$x to x_0$时的极限，记作$lim_{x tox_0}f(x)=A$或$f(x) to A(x to x_0)$。
极限的性质唯一性、局部有界性、保号性、保不等式性、迫敛性等。
极限定义极限的定义与性质VS极限的运算法则极限的四则运算法则若两个函数的极限存在，则它们的和、差、积、商（分母不为零）的极限也存在，且等于这两个函数极限的和、差、积、商。
高等数学全套精品课件完整版
t (,)
例2
设f
(
x)
1 2
0
x
1 ,
求函数
f
(x
3)的定义域.
1 x2
解
f
(x)
1 2
0 x1 1 x2
f
(x
3)
1 2
0 x31 1 x32
1 2
3 x 2 2 x 1
y 2x 1
例1 脉冲发生器产生一个单三角脉冲,其波形如图
所示,写出电压U与时间t(t 0)的函数关系式.
解 当 t [0, ]时, 2
U
E
t
2E t;
2 当 t ( , ]时,
2
U
( , E)
2
E
o
(,0) t
2
单三角脉冲信号的电压
U
0
E
0
U (a) {x a x a }.
a
a
a x
点a的去心的邻域,
记作U
0
(a
).
U (a) { x 0 x a }.
4.常量与变量: 在某过程中数值保持不变的量称为常量, 而数值变化的量称为变量. 注意 常量与变量是相对“过程”而言的. 常量与变量的表示方法： 通常用字母a, b, c等表示常量, 用字母x, y, t等表示变量.
数集间的关系: N Z, Z Q, Q R. 若A B,且B A,就称集合A与B相等. ( A B) 例如 A {1,2},
例2
设f
(
x)
1 2
0
x
1 ,
求函数
f
(x
3)的定义域.
1 x2
解
f
(x)
1 2
0 x1 1 x2
f
(x
3)
1 2
0 x31 1 x32
1 2
3 x 2 2 x 1
y 2x 1
例1 脉冲发生器产生一个单三角脉冲,其波形如图
所示,写出电压U与时间t(t 0)的函数关系式.
解 当 t [0, ]时, 2
U
E
t
2E t;
2 当 t ( , ]时,
2
U
( , E)
2
E
o
(,0) t
2
单三角脉冲信号的电压
U
0
E
0
U (a) {x a x a }.
a
a
a x
点a的去心的邻域,
记作U
0
(a
).
U (a) { x 0 x a }.
4.常量与变量: 在某过程中数值保持不变的量称为常量, 而数值变化的量称为变量. 注意 常量与变量是相对“过程”而言的. 常量与变量的表示方法： 通常用字母a, b, c等表示常量, 用字母x, y, t等表示变量.
数集间的关系: N Z, Z Q, Q R. 若A B,且B A,就称集合A与B相等. ( A B) 例如 A {1,2},