第一章函数与极限知识总结
函数和极限知识点总结
函数和极限知识点总结一、函数1. 函数的定义函数是一个映射，它将一个或多个输入值映射到一个输出值。
函数通常用f(x)来表示，其中x是输入变量，f(x)是输出变量。
函数可以有不同的定义域和值域，通常用来描述输入和输出之间的关系。
2. 函数的性质函数有以下性质：- 一一对应性：如果一个函数的每一个输入值对应唯一的输出值，则该函数是一一对应的。
- 奇偶性：如果f(-x) = f(x)，则该函数是偶函数；如果f(-x) = -f(x)，则该函数是奇函数。
- 增减性：如果对于任意的x1 < x2，有f(x1) < f(x2)，则该函数是增函数；如果f(x1) >f(x2)，则该函数是减函数。
3. 常见的函数类型常见的函数类型包括：- 多项式函数：f(x) = ax^n + bx^(n-1) + ... + c，其中a、b、c为常数，n为自然数。
- 指数函数：f(x) = a^x，其中a为大于0且不等于1的常数。
- 对数函数：f(x) = log_a(x)，其中a为大于0且不等于1的常数。
- 三角函数：包括sin(x)、cos(x)、tan(x)等。
4. 函数的图像函数的图像通过将输入值和输出值构成的点在坐标系中连接起来得到。
函数的图像可以用来表示函数的性质和特征，如增减性、奇偶性等。
5. 复合函数复合函数是将一个函数作为另一个函数的输入。
如果f(x)和g(x)都是函数，那么f(g(x))就是一个复合函数。
复合函数可以用来描述多个函数之间的复杂关系。
6. 反函数如果一个函数f(x)满足f(f^(-1)(x)) = x，则f^(-1)(x)称为f(x)的反函数。
反函数可以用来描述函数的逆关系。
二、极限1. 极限的定义设函数f(x)在点x=a的邻域内有定义，若对于任意给定的正数ε，总存在正数δ，使得当0 < |x-a| < δ时，对应的函数值f(x)满足|f(x)-L| < ε，那么称函数f(x)当x趋向于a时的极限为L，记作lim(f(x),x->a) = L。
电子教材-高等数学二-第一章 函数与极限
第一章 函数与极限高等数学主要研究对象是变量及其之间的相互关系．极限是研究变量的一种基本的和重要的方法．本章主要讨论函数、极限和函数的连续性等基本概念，以及它们的基本性质．第一节 函数一 预备知识：1.集合由事物组成的集体，无论它们是由其成员直接表示出来的，还是由它们成员所具有的某些本质属性表示出来的，都称为集合．集合是数学中的一个原始概念，以上的定义属描述性的．几乎所有的数学分支都与集合密切相关，我们所学的这门课与实数集就是紧密相关的．某事物a 是集合A 的一个成员，则称a 为A 的一个元素，记作a A ∈．若事物a 不是A 的元素，记作a A ∉．一个集合认为是已知的，如果对任何事物能判断它是否属于这个集合．若能写出这个集合的所有元素，则我们用一个括号将它们括起来表示这个集合，例如由元素12,,,n a a a L 组成的集合，可记作{}12,,,n A a a a =L ，而对不易列举出其所有元素的集合，通常用以下记号表示：设集合A 是由某种性质P 的元素x 所组成，就记作{|}A x x P =具有性质．例如 {|}N n n =为自然数代表全体自然数组成的集合， {|}R x x =为实数代表全体实数所组成的集合，{|}Z x x =为整数代表全体整数所组成的集合， {|}Q x x =为有理数代表全体有理数所组成的集合．若集合A 的元素都是集合B 的元素，即若x A ∈ ,则x B ∈，就称A 是B 的子集，记作A B ⊆或B A ⊇，例如N Z ⊆，Z Q ⊆，Q R ⊆．若A B ⊆，且B A ⊆，则称集合A 等于集合B ，记作A B =．一个极端的情形是集合中不含任何元素，这种集合称为空集，记作∅．2.邻域邻域也是我们以后常要用到的一个重要概念．设a R ∈，R δ∈且0δ>，数集{}x x a δ-<称为点a 的δ邻域，记作()a U δ；点a 叫做该邻域的中心，δ叫做该邻域的半径，如图1-1．图1-1点a 的δ邻域去掉中心后，称为点a 的去心邻域，记作0()aU δ，即 {}0()0a U x x a δδ=<-<．二 函数的概念1．变量与函数所谓变量，就是在某一过程中可以取不同值的量．相反，若在某一过程中保持不变的量就称为常量．通常用字母,,a b c 等表示常量，用字母,,,,,x y z u v t 等表示变量．在自然现象中，对同一个问题，往往同时出现几个变量，而这些变量又是相互联系、相互依赖的，以下就两个变量的情形举几个例子．例1 在自由落体运动中，路程s 随时间t 的变化而变化，它们之间的依赖关系由公式212s gt =表示，当t 在[0,)+∞内任意取定一个数值时，由上式就可确定s 的相应数值．例2 按邮章规定，国内外埠平信，每重20克或不足者付邮资1.20（元），以下累计，不得超过2公斤，则此邮章规定了由信重W 的值确定邮资M 的值的规则，其中02000W <≤（克），邮资M 与信重的关系表达为M=1.20(元) 当020W <≤，M=2.40(元) 当2040W <≤，L M=120.00(元) 当19802000W <≤．例3 设有半径为r 的圆，考虑圆内接于该圆的正n 边形的周长n S （如图1-2所示），由初等数学知识易知2sin n S nr n π=，于是此式表达了内接正n 边形周长n S 与边数n 之间的相互依赖关系．图1-2上面几个例子都反映了同一过程中有着相互联系的两个变量，当一个量在某个数集中变化时，按一定的规则，另一个量有唯一的一个值与它对应，函数概念正是从这一事实中抽象出来的．定义1 设D 是R 中的一个非空数集，若有一个对应规则f ，使得对于D 内每一个实数x ，都能由f 唯一地确定一个实数y ，则称对应规则f 为定义在D 上的一个函数，记为 (),y f x x D =∈，其中x 称为自变量，y 称为因变量．点集D 称为函数的定义域，记为()D f ．()f x 称为x 所对应的函数值，全体函数值的集合称为函数的值域，记为()R f ，即(){}()R f y y f x x D ==∈，．如上述例1中确定了一个定义在区间[0,)+∞上的一个以t 为自变量的函数，例2确定了区间(0,2000]上的以W 为自变量的函数，例3确定了数集{},3n n N n ∈≥上n 为自变量的函数．注（1）如果一个函数是用一个数学式子给出的，则其定义域约定为使这个式子有意义的自变量所取值的全体．（2）所谓两个函数相同，是指它们的定义域和对应法则分别相同．对函数()y f x =，任取()x D f ∈，对应函数值()y f x =，这样，以x 横坐标，y 为纵坐标就确定了XOY 平面上的一点，点集{}(,)(),()C x y y f x x D f ==∈一般描述出一条平面曲线，称为()f x 的图形（见图1-3）．图1-32．函数的表示法表示函数的方法主要有三种（1）解析法 当函数的对应法则用方程式给出时，称这种表示函数的方法为解析法（分析法）如上述例1至例3，这种方法是我们表示函数的主要方法．注 有时一个函数在其定义域的不同部分用不同的解析式表示，如上面的例2及以下例子：1,0,()sgn 0,0,1,0.x f x x x x >⎧⎪===⎨⎪-<⎩ 此函数称为符号函数，其定义域()(,)D f =-∞+∞，值域(){1,0,1}R f =-，参见图1-4．图1-4这种在自变量的不同变化范围中，对应法则用不同式子表示的函数，称为分段函数．（2）列表法 若函数()f x 可用一张含有自变量值与对应的函数值()f x 的表格来表示，则称为列表法．通常所用的三角函数表，对数表等都是用列表法表达的函数．（3）图像法 由图像给出函数的对应法则的方法称为图像法．3. 几个特殊的函数(1) 取整函数 []y x =，[]x 表示不超过x 的最大整数．对于取整函数[]x (如图1-5) ，可以证明：对任意的实数x ，有不等式：[]x []1x x ≤<+．(2) 狄利克雷(Dirichlet)函数：1, ()0, x y D x x ⎧==⎨⎩是有理数,是无理数.图1-5三 函数的主要性质1.有界性设函数()f x 的定义域为()D f ，()D D f ⊆，如果存在正数M ，使得当x D ∈时()f x M≤，则称()f x 是D 上的有界函数，否则称()f x 在D 上无界，即对任何正数M ，存在0x D ∈，使得0()f x M >．例如函数()sin f x x =，()cos g x x =在(,)-∞+∞上是有界函数，而函数1()f x x =在(0,1) 上无界，可是函数1()f x x=在(,1)c 上是有界的，其中01c <<． 有界函数图像的特点是它完全落在平行于x 轴的两条直线y M =±所组成的带形区域之中．2.单调性若函数()f x 的定义域为()D f ，()D D f ⊆，如果对任意12,x x D ∈，且12x x <，都有12()()f x f x <（12()()f x f x >） 则称f 在D 上是单调增加的（单调减少的），单调增加和单调减少函数统称单调函数．例如，函数2y x =在(,0)-∞上单调减少，在(0,)+∞上单调增加，而在(,)-∞+∞上不是单调的．函数3y x =在(,)-∞+∞上是单调增加的，如图1-6和图1-7．图1-6 图1-73.奇偶性设函数()f x 的定义域()D f 为关于原点对称的数集（即若()x D f ∈，则()x D f -∈）．如果对于任一点()x D f ∈有()()f x f x -= ，则称函数()f x 是偶函数，如果对于任一()x D f ∈ ，总有()()f x f x -=-，则称函数()f x 是奇函数．例如函数2()f x x =，()cos g x x =是偶函数．函数31()f x x =，1()sin g x x =是奇函数，函数()sin cos h x x x =+是非奇非偶函数，既奇又偶的函数只有()0f x =．偶函数的图像关于y 轴对称，奇函数的图像关于原点对称，如图1-8和图1-9．图1-8 图1-94.周期性 设函数()f x 的定义域为()D f ，如果存在正数l ，使得对任意()x D f ∈有()x l D f +∈，且总有()()f x l f x +=成立，则称()f x 为周期函数，称l 为()f x 的周期．由定义知道，若l 为()f x 的周期，则nl 也为其周期．通常，我们称l 为()f x 的周期，是指l 是()f x 的最小正周期．例如函数()sin f x x =，()cos g x x =是以2π为周期的函数，奇函数()sin h x x ω=是以2L πω=为周期的函数，这里0ω≠．周期函数在每个周期上，图形相同．四 反函数与复合函数1. 反函数在函数的定义中，有两个变量，一个自变量，一个因变量．然而在实际问题与数学问题中，哪个是自变量，哪个是因变量，并不是绝对的，应按所研究的具体问题而定．例如自由落体运动，其运动方程为：212s gt = [0,]t T ∈ ． （1）于是由时间t 可算出路程s ，其中g 为常量．可是，如果问题是由下落的距离来确定所需要的时间t ，那么就要由 （1）解出t ，把它表示为s 的函数t = [0,]s H ∈ ． （2） 这里H 是物体开始下落时与地面的距离．这表明，在一定的条件下，函数的自变量与因变量可以相互转化．这样得到的新函数，就称为原来那个函数的反函数，例如 （2）是（1） 的反函数．定义2 设函数()y f x =的定义域为()D f ，值域为()R f ，若对每一个()y R f ∈，()D f 中有唯一值x 使得()f x y =，于是在()R f 上确定一个函数，此函数称为函数()y f x =的反函数，记作1()x f y -=，()y R f ∈ ． （3）注（1）若()y f x =有反函数，则按f 建立了()D f 与()R f 之间的一一对应关系．（2）由定义可知，()f x 也是函数1()f y -的反函数，或者说它们互为反函数，而且前者的定义域与后者的值域相同，前者的值域与后者的定义域相同．（3）由于习惯上用x 表示自变量，用y 表示因变量，因此（3）又常常记为1()y f x -= ()x R f ∈． （4）因为（3）与（4）有相同的定义域()R f 和相同的对应关系1f -，故（3）和（4）表示同一函数．（4）在同一坐标系中，()y f x =的图像与1()y f x -=的图象关于直线y x =对称，如图1-10．图1-102.复合函数先看一个实例，运动物体的动能是速度的函数：212E mv =，而速度v 又是时间t 的函数，对于自由落体，这个函数是v gt =，于是动能E 是时间t 的函数2212E mg t =． 一般地，两个函数的复合函数的定义如下：定义3 设 ()y f u = ()u D f ∈；()u g x =，()x D g ∈是两个已知函数，且()()D f R g ≠∅I （其中()R g 记函数()u g x =的值域），则称函数 [()],y f g x ={()()}x x g x D f ∈∈为由函数()y f u =与()u g x =复合而成的复合函数，其中()f u 称为外层函数，()g x 为内层函数，y 称为因变量，x 称为自变量，而u 称为中间变量．由定义可知，复合函数[()]f g x 的定义域为{()()}x g x D f ∈．例如2sin y x =可以看成2y u =和sin u x =复合而成，其定义域为(,)-∞+∞；y =可以看成y =，21u x =-复合而成，其定义域为[1,1]-．注 （1）当且仅当()()D f R g ≠∅I 时，两个函数才能进行复合，如arccos y u =，[1,1]u ∈-与22u x =+，(,)x ∈-∞+∞就不能进行复合．（2）复合函数也可以由三个或者三个以上函数复合而成，例如y =可以看成三个函数12y u = ，[0,)u ∈+∞，21u v =+ ，(,)v ∈-∞+∞， sin v x = ，(,)x ∈-∞+∞复合而成．五 初等函数中学数学课程中已经讨论过下列几类函数：1.幂函数：y x α=（α为常数）．2.指数函数：x y a =(0,1)a a >≠．3.对数函数：log a y x = (0,1)a a >≠．在科技中常用的以e 为底的对数函数log e y x =叫做自然对数函数，简记作ln y x =．4.三角函数常用的三角函数有：sin y x =，cos y x =， tan y x =，cot y x =等．5.反三角函数常用的反三角函数有：arcsin y x = ， arccos y x = ， arctan y x = ， arccot y x =等． 以上五类函数统称为基本初等函数．由常数及基本初等函数经过有限次的加、减、乘、除四则运算和有限次的复合步骤所构成并且能用一个数学式子表示的函数，称为初等函数．例如y 2012()n n n y P x a a x a x a x ==++++L ， y =都是初等函数．而分段函数一般不是初等函数，例如Dirichlet 函数就不是初等函数．六 经济学中常见的函数需求函数与供给函数．需求与供给是经济活动中的主要矛盾之一．在市场经济条件下, 需求与供给关系对商品的生产与销售有重要影响, 因此它们是经济学研究的重要对象．需求函数：某一商品的需求量是指在一定的价格水平下，在一定时间内消费者愿意而且有支付能力购买的商品数量．消费者对某种商品的需求量是由多种因素决定的，如商品价格、消费者的数量、经济收入状况、消费时段以及消费嗜好等．为简化问题，不考虑除价格以外的其他因素的影响或把其他因素看作相对稳定，那么需求量可看成是价格p 的一元函数，称为需求函数，记为()Q f p =．一般地，需求函数是价格的单调递减函数．人们常用下面这些简单的初等函数来近似表示需求函数：线性函数：Q ap b =-+，其中,0a b >；幂函数：a Q kp -=，其中0k >，0a >；指数函数：bp Q ae -=，其中,0a b >．供给函数：某一商品的供给量是指在一定的价格条件下，在一定时期内生产者愿意生产并可供出售的商品量．供给量也是由多个因素决定的，如果在一段时间内除价格以外的其他因素变化很小，则供给量Q 可以简化为价格p 的函数，记为()Q Q p =．一般说来,商品的市场价格越高，生产者愿意而且能够向市场提供的商品就越多，因此，一般的供给函数都是单调递增的．人们常用下面这些简单的初等函数来近似表示供给函数：线性函数：Q ap b =-，其中,0a b >；幂函数：a Q kp =，其中0k >，0a >；指数函数：bp Q ae =，其中,0a b >．例5 设某配电箱的价格为120元时，厂家可提供2万个该配电箱，当价格每增加2元时，厂家可多提供2000个，试求供给函数．解 p 为价格,Q 为配电箱供应量,依题意有：1202000020001000(100)2p Q p -=+⨯=-. 在同一个坐标系中作出需求曲线和供给曲线，两曲线的交点通常称之为供需平衡点，对应的价格p 称为均衡价格．习题1-11．求下列函数的定义域：（1）[]23log log y x =，（2）32arcsin 5x y - 2．若()f x 的定义域是[0,3](0)a a >，求()()f x a f x a ++-的定义域．3．验证：函数11x y x-=+的反函数是它本身． 4．求函数cos(3)y x =-的最小正周期．5．验证下列函数在区间(0,)+∞内是单调增加的： (1) 12x y -=，(2) ln y x x =+．5．设sin ,,3()0,.3x x x x πϕπ⎧<⎪⎪=⎨⎪≥⎪⎩求(),(2)6πφφ-，作出函数()y x φ=的图形． 6．已知2211()3f x x x x+=++，求()f x ． 7．证明：定义在对称区间(,)l l -上的任意函数可表示为一个奇函数与一个偶函数之和（提示：考虑()(),()()f x f x f x f x +---的奇偶性）．8．设,0,()1,0.x x f x x ≥⎧=⎨<⎩（1）求(1)f x -； （2）求()(1)f x f x +-．（写出最终的结果）．9．在下列各题中，求由所给函数复合而成的函数，并求这函数分别对应于给定自变量0x 的函数值：（1）20,sin ;6y u u x x π=== ； （2）20,;1u y e u x x ===． 10．火车站收取行李费的规定如下：当行李不超过50千克时，按基本运费计算，如从上海到某地每千克收0.15元，当超过50千克时，超重部分按每千克0.25元收费．试求上海到该地的行李费y （元）与重量x （千克）之间的函数关系式，并画出这函数的图形．11．拟建一容积为V 的长方形水池，要求池底为正方形，如果池底单位面积的造价是四周单位造价的2倍．假定四周单位造价为k （元/平方米），试将总造价y （元）表示成底边长x （米）的函数，并确定此函数的定义域．12．某商品供给量Q 对价格P 的函数关系为P kQ a b c =+⋅(1c ≠)，已知当2P =时，30Q =；3P =时，50Q =；4P =时，90Q =，求供给量Q 对价格P 的函数关系．13．某化肥厂生产产品1000吨，每吨定价为130元，销售量在700吨以内时，按原价出售，超过700吨时，超过的部分按九折出售，试将销售总收益y （元）表示成销售量x （吨）的函数．第二节 数列极限一 数列极限的定义一个数列就是按照一定顺序排成的一列数1,23,,,,n a a a a L L ,简记为{}n a , 数列中的每一个数称为数列的项，第n 项n a 称为数列的一般项（或者通项）．数列也可以视为一个定义在正整数集N +上的函数:(),1,2,n a f n n ==L ．如果对任意n ,总有1n n a a +≤,则称{}n a 是单调递增的数列;类似可定义单调递减的数列.两者统称为单调数列. 如果存在常数1K ,使得1n a K ≤，1,2,n =L ，则称数列{}n a 有上界；如果存在常数2K ,使得2n a K ≥，1,2,n =L ，则称数列{}n a 有下界．如果存在常数0M >,使得数列{}n a 满足:n a M ≤，1,2,n =L ，则称数列{}n a 有界；否则称{}n a 无界，即如果对任何正数M ,至少有一项n a 满足n a M >．例如,公差0d >的等差数列是单调无界数列,首项10a >,公比01q <<的等比数列是单调有上界数列.下面考察n 无限增加时,其通项n a 的变化规律.先看下面表格给出的几个具体的例子：从上表可以看出,当n 无限增大时, 一般项n a 的变化规律可分为三类:第一类,如1n和21n ,当n 无限增大时, n a 无限趋于一个确定的数a ；第二类,如21n +,当n 无限增大时,n a 的值无限增大；第三类, 如()1n-,当n 无限增大时,没有确定的变化趋势.一般地,如果n 无限增大时,数列的项n a 无限趋近于某一个确定的常数a ,则称a 为数列{}n a 的极限.下面，我们按照无穷大列、无穷小列以及数列极限的顺序给出数列极限的严格定义. 定义1 设{}n D 是一个单调递增、无上界的正数列 ,则称{}n D 是一个恒正无穷大列. 例如，数列{}n α（其中α为正数）为恒正无穷大列．定义2 设{}n a 是一个数列,若存在一个恒正无穷大列{}n D ,使得对一切n 总有|| n n a D ≥,则称{}n a 是无穷大列.如果对一切自然数n ,都有 n n a D ≥,则称{}n a 是正无穷大列. 如果对一切自然数n ,都有 n n a D ≤-,则称{}n a 是负无穷大列．例1 证明数列{}n q （1q >）和{(1)sin}2n n n π-+是无穷大列. 证 由于1q >，所以1n n q q +>，所以正数列{}k q 是单调递增的．对于任何正常数K ，取正整数0ln []ln Kn q =，当0n n >时，有ln ln Kn q q q K >=，于是数列{}n q （1q >）无上界，故{}n q （1q >）是恒正无穷大列，从而是无穷大列．因为(1)sin12n n n n π-+≥-，而数列{1}n -当2n ≥时是恒正无穷大，所以数列{(1)sin}2n n n π-+是无穷大列． 定义3 设{}n a 是一个数列,若存在一个恒正无穷大列{}n D ,使得对一切n 总有1n na D =,则称{}n a 是恒正无穷小列. 定义4 设{}n a 是一个数列,若存在一个恒正无穷小列{}n α,使得对一切n 总有|| n n a α≤,则称数列{}n a 是无穷小列.例如,当α为正数时,数列{}n α-是恒正无穷小列；当0||1q <<时,数列{}n q 是无穷小列.定义5 设{}n a 是一个数列,如果存在一个常数A 和一个无穷小列{}n α,使得n n a A α=+,则称数列{}n a 以A 为极限, 或数列{}n a 收敛于A ,记为lim n n a A →∞=或者() n a A n →→∞时.否则,称数列{}n a 发散,也称极限lim n n a →∞不存在.显然，无穷小列的极限是0.注 我们约定：正无穷大列{}n D '以+∞为极限，记作lim nn D →∞'=+∞,负无穷大列{}n D ''以-∞为极限，记作lim nn D →∞''=-∞,无穷大列{}n D 以∞为极限，记作lim n n D →∞=∞. 例2 用极限定义证明:313lim212n n n →+∞+=+.证 因为31312122(21)n n n +--=++,而12(21)n ⎧⎫⎨⎬+⎩⎭是无穷小列,故有313lim 212n n n →+∞+=+. 注 由定义5知道： lim n n a A →∞=的充分必要条件是n n a A α=+，其中{}n α是n →∞时的无穷小列，即lim 0n n α→∞=.由定义,表1-1的几个例子极限分别为:1lim0n n →∞=，21lim 0n n →∞=，()lim 21n n →∞+=+∞，()lim 1nn →∞-不存在．为便于以后求数列极限,我们将常用的几个数列极限归纳如下: (1)lim n c c →∞=,(2)1lim0n n α→∞=()0α>, (3)0, 01,1, 1,lim , 1,, 1.n n q ••q q q •••q →∞⎧<<⎪=⎪=⎨=-⎪⎪∞>⎩不存在注 数列极限的定义还有与上述定义等价的N ε-语言形式：对任意0ε>,都存在0N >,使得对任意n N >,都有n a a ε-<成立,则称数列{}n a 以a 为极限，记作 lim nn a a →∞=．三 无穷大列与无穷小列的基本性质性质1 若{}n D 和{}n D '是恒正无穷大列，则{}n n D D '+也是恒正无穷大列．若{}n a 和{}n a '是正无穷大列，则{}n n a a '+也是正无穷大列．证 因为{}n D 和{}n D '是恒正无穷大列，所以{}n D 和{}n D '均是单调递增且无上界，直接验证知道{}n n D D '+也是单调递增且无上界，故{}n n D D '+是恒正无穷大列．由第一个结论及正无穷大列的定义即可得到第二个结论的证明．同样，由恒正无穷大列和正无穷大列的定义，不难证明以下性质：性质2 若{}n D 是一个恒正无穷大列，M 是一个正数，则{}n MD 也是恒正无穷大列．若{}n a 是一个正无穷大列，M 是一个正常数，则{}n Ma 也是正无穷大列．由恒正无穷小列的定义不难知道，两个恒正无穷小列的和是恒正无穷小列，一个正数与一个恒正无穷小列的积是恒正无穷小列，一般地，我们有以下结论： 性质3 若{}n α和{}n β是无穷小列，则{}n n αβ±也是无穷小列．证 因为{}n α和{}n β是无穷小列，所以存在恒正无穷小列{}nα'和{}n β'使得n n αα'≤，n nββ'≤．令max(,)n n n γαβ''=，则{}n γ是恒正无穷小列，从而{2}n γ也是恒正无穷小列．于是有2n n n n nn n αβαβαβγ''±≤+≤+≤，故{}n n αβ±是无穷小列． 类似地可以证明以下性质：性质4 若{}n α是无穷小列，{}n ν是有界数列，则{}n n να⋅也是无穷小列．特别，若{}n α是无穷小列，M 是一个常数，则{}n M α⋅也是无穷小列．四 数列极限的性质下面,我们给出数列极限的几个基本性质.性质5(唯一性) 若数列{}n a 收敛,则数列{}n a 的极限唯一.证 若{}n a 收敛于A ,又收敛于A '，则存在两个无穷小列{}n γ与{}nγ'使得n n a A γ=+，又有n na A γ''=+，于是得n n A A γγ''-=-,由性质1知道{}n n γγ'-是一个无穷小列，故常数列{}A A '-是一个无穷小列，从而0A A '-=，即A A '=．性质6（有界性） 若数列{}n a 有极限A ,则数列{}n a 有界．证 因为{}n a 有极限A ，所以存在无穷小列{}n γ使得n n a A γ=+，于是存在标准无穷小列{}n α使得n n γα≤．故对任意正整数n ，有1n n n n a A A A A γγαα=+≤+≤+≤+．这就证得数列{}n a 有界．类似于前两个性质的证明，可得如下性质：性质7（保序性）若数列{}n a ,{}n b 均收敛,且存在正整数0N 使得0n N ≥时,n n a b ≤， 则lim lim n n n n a b →∞→∞≤.注 （1)性质6的等价命题是:若数列{}n a 无界,则数列{}n a 发散.例如数列(){}2n-是无界的,所以发散.（2)数列有界只是数列收敛的必要而非充分条件,即数列有界也不一定收敛.例如,数列(){}1n-有界,但它发散.（3) 如果性质7条件中的n n a b ≤换成n n a b <,未必有lim n n a →+∞<lim n n b →+∞.例如,取1n a n =-,1n b n=，显然对于任意正整数n ,都有n n a b <,但lim n n a →+∞=lim 0n n b →+∞=.习题1-21．证明数列2{(1)}n n -是无穷大列. 2．证明数列21{}1n +和数列cos {}xn是无穷小列. 3．观察如下的数列{}n a 的变化趋势，写出它们的极限：（1）n a 12n=； （2）n a 1n n =+； （3）n a (1)n n =--； （4）n a 1sin xn π=.4．用极限定义证明:222lim 12n n n →+∞-=+.5．若lim n n u a →∞=，证明lim n n u a →∞=，并举例说明反过来未必成立．第三节 函数极限一 自变量趋于无穷大时函数的极限我们知道，数列是定义在正整数集N +上的函数．数列的极限则反映了自变量n →∞时，{}n a 的变化趋势．值得注意的是，讨论数列极限时，自变量n 是正整数，它只有一种变化趋势：n →∞．而函数的自变量x 是实数，其变化趋势就不止一种：x 可能是趋于正无穷大、负无穷大，也可能是从某一固定点a 的某一侧趋于a ，还可能是以从两侧的任意方向趋于a ．因此，函数的极限就具有几种不同的形式．当然，这些不同形式的极限，与数列的极限还是具有一些相同之处．因此，我们先讨论自变量趋于无穷大时函数的极限，然后讨论自变量趋于常数a 时函数的极限．1．自变量趋于无穷大时的无穷大量定义1 设()0D x >是一个定义在区间(,)a +∞上的单调递增的函数，如果()D x 在这个区间上是无上界的，我们就称()D x 是+∞的一个邻域：()(,)a U a +∞=+∞上的恒正无穷大量，或者称()D x 是当x →+∞时的恒正无穷大量．定义2 设函数()f x 在区间(,)a +∞内有定义，如果存在一个邻域()a U +∞上的恒正无穷大量()D x ，使得对()a U +∞上的一切x 都有|()|()f x D x ≥，则称()f x 是当x →+∞时的无穷大量，记作lim (),()()x f x f x x →+∞=∞→∞→+∞ 或 ．如果邻域()a U +∞上的一切x 都有()()f x D x ≥（或()()f x D x ≤-），则称()f x 是当x →+∞时的正无穷大量(或负无穷大量)，记作lim ()x f x →+∞=+∞，或()()f x x →+∞→+∞．后者记作lim ()x f x →+∞=-∞，或()()f x x →-∞→+∞．显然，恒正无穷大量是无穷大量．例1 函数(0)k y x k =>与函数(1)x y a a =>，都是邻域0()U +∞上的恒正无穷大量，而函数ln y x =则是邻域0()U +∞上的无穷大量以及邻域1()U +∞上的恒正无穷大量．我们也可以类似地定义当x →-∞时的无穷大量．例2 证明lim ()x x x →+∞=+∞，0()x U ∈+∞．证 在4x >时有222x x xx x x ⎛+≥+> ⎝．显然，函数()2xD x =在邻域4()U +∞上是单调递增的且无上界，而对于在邻域4()U +∞上的一切x ，都有()()f x D x ≥．所以()f x 是正无穷大量．由无穷大量的定义，不难证明以下结论：定理1 设()f x 、()g x 均是在邻域()a U +∞上当x →+∞时的正无穷大量，函数()0h x >是邻域()a U +∞上的有界函数，则有（1）()()f x g x +是邻域()a U +∞上当x →+∞时的正无穷大量； （2）()()f x h x +是邻域()a U +∞上当x →+∞时的正无穷大量； （3）()()f x g x ⋅是邻域()a U +∞上x →+∞时的正无穷大量． 2．自变量趋于无穷大时的无穷小量定义3 设函数()f x 在区间(,)a +∞内有定义，如果存在邻域()a U +∞上的恒正无穷大量()D x ，使得对邻域()a U +∞上的一切x 都有1()()f x D x =，则称()f x 是当x →+∞时的恒正无穷小量．定义4设函数()f x 在区间(,)a +∞内有定义，如果存在邻域()a U +∞上的恒正无穷小量()x α，使得对邻域()a U +∞上的一切x 都有|()|()f x x α≤，则称()f x 是当x →+∞时的无穷小量，记作lim ()0x f x →+∞=，或者()0()f x x →→+∞．显然，恒正无穷小量也是无穷小量．我们常常把无穷小量记为()x α、()x β、()x γ． 由例1不难知道，函数(0)k y x k =<与(1)x y a a -=>都是邻域0()U +∞上的无穷小量．下面仅就函数(0)k y x k =<中当1k =-时的情形加以证明．例3 用定义证明1lim0x x→+∞=． 证 由于()D x x =在(1,)+∞上是恒正无穷大量，而我们又有11()()f x x D x ==，所以 1lim0x x→+∞=． 由无穷小量的定义，也不难证明以下结论：定理2 设()x α、()x β均是在邻域()a U +∞上当x →+∞时的无穷小量，函数()h x 是在邻域()a U +∞上的有界函数，则有1）()()x x αβ±是当x →+∞时的无穷小量； 2）()()x x αβ⋅是当x →+∞时的无穷小量； 3）()()x h x α⋅是当x →+∞时的无穷小量．例4 证明11limsin 0x x x→+∞=． 证 因为在邻域1()U +∞上1x 是无穷小量，1sin x 是有界函数，所以当x →+∞时，11sin x x是无穷小量，即11lim sin 0x x x→+∞=．3．自变量趋于无穷大时函数的极限定义4 设函数()f x 在区间(,)a +∞内有定义，如果有一个实数A 和一个邻域()a U +∞上的无穷小量()x γ，使得()()f x A x γ=+，则称()f x 当x →+∞时以A 为极限，记作lim ()x f x A →+∞=，或()()f x A x →→+∞．注 （1）若设函数()f x 在区间(,)a -∞内有定义，按照以上定义1至定义4，我们可类似地定义()f x 是当x →-∞时的恒正无穷大量、无穷大量、恒正无穷小量、无穷小量概念，以及()f x 当x →-∞时以A 为极限的概念．（2）若设函数()f x 在区间12(,)(,)a a -∞+∞U 内有定义，我们可以同样地给出()f x 是当x →∞时的恒正无穷大量、无穷大量、恒正无穷小量和无穷小量概念，以及lim ()x f x A→∞=的定义；（3）在定理1和定理2中，若条件x 趋于+∞换为x 趋于-∞（或者x 趋于∞）时，相应结论成立；（4）不难证明，lim ()x f x A →∞= 当且仅当lim ()x f x A →-∞=，且lim ()x f x A →+∞=．二 自变量趋于常数时函数的极限关于自变量趋于常数时函数的极限，与前面类似，按照无穷大量、无穷小量以及自变量趋于常数时函数的极限的顺序给出严格定义．但是，当自变量趋于一点a 时，它可能是从a 的某一侧趋于它，也可能是以从两侧的任一方向趋于它．其函数值的变化因而就具有各种不同的形式，从而，函数的极限也具有各种不同的形式．甚至在这个点的左右两侧的变化趋势可能是完全不同的．因此，我们需要用不同于()x n →+∞→+∞的方式来讨论函数的极限．１．自变量趋于a 时的双向递增与无穷大量定义5 设函数()f x 在去心邻域0()aU δ内有定义，如果对于任意的012,()a x x U δ∈，当12||||a x a x -<-时都有21()()f x f x ≤，我们就称()f x 在去心邻域0()aU δ上是双向递增的． 定义6设函数()f x 在去心邻域0()aU δ内有定义，如果()0f x >在去心邻域0()a U δ上既是双向递增，又是无上界的，我们就称()f x 是去心邻域0()aU δ上的一个恒正无穷大量. 我们常将恒正无穷大量记为()D x ．。
第一章 函数的极限与连续 小结
∆x →0
lim ∆y = 0 或 lim[ f ( x0 + ∆x) − f ( x0 )] = 0 ,
∆x → 0
则称函数 f ( x) 在点 x 0 连续， x 0 称为 f ( x) 的连续点。 或 设函数 f ( x) 在点 x 0 的某个邻域内有定义，若
x → x0
lim f ( x) = f ( x0 ) ，
六个常见的有界函数：
sin x ≤ 1, arcsin x ≤ arctan x <
cos x ≤ 1, (−∞, +∞); 0 ≤ arccos x ≤ π ,
函数与极限知识总结
函数与极限知识总结1、定义极限（Limit）又称微积分的基本概念，它是指当函数f(x)的一些变量x逐渐靠近但又不等于一些特定的常数a时，函数f(x)的值一定要逐渐接近于一个特定的实数L，而接近的程度可以任意接近，即变量x靠近常数a时，函数f(x)的值即靠近常数L，记作$$\lim_{x \to a}f(x)=L$$这就是极限的定义，a称作极限点，L称作极限值。
2、性质（1）不等式极限性质若$f(x)≥0,a>0$,当x靠近$a^{+}$时，则有$$f(x)≥\lim_{x \to a^{+}}f(x)≥0$$当x靠近$a^{-}$时，则有$$f(x)≤\lim_{x \to a^{-}}f(x)≤0$$（2）加法极限性质设$\lim_{x \to a}f(x)=A,\lim_{x \to a}g(x)=B$当x靠近a时，有$$\lim_{x \to a}[f(x)+g(x)]=A+B$$（3）乘法极限性质设$\lim_{x \to a}f(x)=A,\lim_{x \to a}g(x)=B$,当x靠近a时，有$$\lim_{x \to a}[f(x)g(x)]=AB$$（4）恒等式极限性质设$\lim_{x \to a}f(x)=A,\lim_{x \to a}g(x)=B,f(a)=B,g(a)=A $当x靠近a时，有$$\lim_{x \to a}[f(x)=g(x)]=A=B$$（5）极限连续性设$\lim_{x \to a}f(x)=L$当x靠近a时，有$$f(a)=L$$这就是极限连续性性质。
3、极限的计算（1）无穷小除以无穷大当$\frac{1}{x}\to 0$时，有$$\lim_{x\to \infty}\frac{1}{x}=0$$（2）无穷大除以无穷大当$\frac{x}{y}\to 0$时，有。
函数与极限知识总结
函数与极限知识总结一、函数函数是用一个或多个变量来表示两个数集之间的映射关系的规则。
常见的函数类型包括线性函数、二次函数、指数函数、对数函数、三角函数等。
1.函数的定义域与值域：函数的定义域是指函数的自变量可以取的值的范围。
函数的值域是指函数在定义域内所有可能的输出值的集合。
2.函数的性质：函数可以有奇偶性、单调性等性质。
奇函数满足关系f(-x)=-f(x)，偶函数满足关系f(-x)=f(x)。
单调性指函数在定义域内是否递增或递减。
3.函数的图像：函数的图像是函数在坐标系中的表示，可以通过绘制函数的关键点和描绘函数的变化趋势得到。
二、极限极限是函数在其中一点附近的值的趋势。
极限可以分为左极限和右极限，分别表示自变量在该点从左边和右边逼近时函数的值。
常见的极限类型有无穷极限、常数极限、无界函数的极限等。
1.极限的定义：设函数f(x)在点x=a的邻域内有定义，如果对于任何给定的正数ε，都存在一个正数δ，使得当0＜，x-a，＜δ时，有，f(x)-b，＜ε成立，那么就说实数b是函数f(x)当x趋于a时的极限，记作lim┬(x→a)f(x)=b。
2.极限的性质：极限的运算可以使用四则运算法则，即两个函数极限之和等于两个函数极限的和，乘积等于极限的乘积。
此外，极限还具有保号性、夹逼定理等重要性质。
3.极限的计算方法：通过函数的性质、极限的定义、夹逼定理等方法可以进行极限的计算。
常见的极限计算方法包括直接代入法、拉比特法则、洛必达法则等。
三、重要的函数与极限1.常函数：常函数的函数值在定义域内始终保持不变，可以表示为f(x)=c，其中c为常数。
常函数的性质：定义域为全体实数，值域为{c}。
2.反函数：对于函数f(x)，如果存在函数g(x)使得f(g(x))=x，称函数g(x)为函数f(x)的反函数。
反函数的性质：反函数与原函数的图像关于y=x对称。
3.指数函数：指数函数的形式为f(x)=a^x，其中a为底数，a>0且a≠1指数函数的性质：指数函数的值域为正实数，函数图像具有递增或递减的特点。
大一高数函数与极限知识点
大一高数函数与极限知识点函数与极限是高等数学中的重要基础知识，它们在数学和其它科学领域中有着广泛的应用。
本文将介绍大一高数中与函数与极限相关的几个重要知识点。
一、函数的概念与性质函数是一种特殊的关系，对于一个定义域内的每一个自变量，它都有唯一对应的因变量。
函数的定义域、值域、图像以及函数的性质都是我们需要了解的内容。
1.1 函数的定义域和值域函数的定义域是指所有使函数有意义的自变量的取值范围，而值域是函数在定义域内可能取到的所有因变量的值。
在确定定义域时，需要避开函数中会导致分母为零或根号内出现负数的取值。
1.2 函数的图像函数的图像是在直角坐标系中表示函数的一种方式，横坐标表示自变量，纵坐标表示因变量。
通过观察函数的图像，我们可以了解函数的增减性、奇偶性等性质。
二、极限的概念与运算规则极限是函数与自变量无限接近某个值时的性质，它在数学中应用广泛，尤其是在微积分中发挥着重要作用。
2.1 极限的定义对于一个函数，当自变量无限接近某个值时，如果因变量的取值可以无限接近于一个确定的常数L，那么我们就说该函数的极限为L。
用数学符号表示为lim(f(x))=L。
2.2 极限的运算规则极限具有一些运算规则，如常数与函数的极限相乘、函数相加的极限等，可以方便地求解复杂的极限问题。
三、常见的函数与极限在大一高数中，我们常常遇到一些基本的函数与极限，包括多项式函数、指数函数、对数函数以及三角函数的极限等。
3.1 多项式函数的极限多项式函数是由常数项、幂次项以及它们的和、差、积构成的函数。
求解多项式函数的极限可以通过代入法、化简或者利用极限的运算规则等方法进行。
3.2 指数函数和对数函数的极限指数函数与对数函数也是我们常见的函数类型，求解它们的极限需要运用一些特定的方法，如利用指数函数与对数函数的反函数关系、换元法等。
3.3 三角函数的极限三角函数在数学和物理中有着重要的地位，求解三角函数的极限需要掌握一些基本的极限公式，如sinx/x的极限等。
函数与极限知识点总结
函数与极限知识点总结1. 函数函数是数学中的一个重要概念，其描述了自变量与因变量之间的关系。
在数学中，我们常用函数来进行数值运算、图像绘制、模型建立等等。
以下是关于函数的几个重要知识点：1.1 定义域与值域函数的定义域是所有满足函数输入要求的自变量的集合。
函数的值域是所有函数输出的因变量的集合。
在表示函数时，常用符号表示函数的定义域和值域，例如：$f: D \\rightarrow R$，表示定义域为D，值域为R的函数。
1.2 奇偶性如果对于定义域内的任意自变量x，函数满足f(−x)=−f(x)，则函数被称为奇函数。
如果对于定义域内的任意自变量x，函数满足f(−x)=f(x)，则函数被称为偶函数。
1.3 单调性如果函数在其定义域内的任意两个自变量x1和x2满足x1<x2时，有f(x1)<f(x2)，则函数被称为严格单调递增函数。
如果函数在其定义域内的任意两个自变量x1和x2满足x1<x2时，有$f(x_1) \\leq f(x_2)$，则函数被称为单调递增函数。
同样，我们可以定义严格单调递减函数和单调递减函数。
2. 极限极限是微积分中的核心概念，描述了函数在某一点趋于无穷时的性质。
以下是关于极限的几个重要知识点：2.1 左极限与右极限对于给定函数f(x)和点a，如果存在一个数L，使得当x从a的左边趋近于a时，f(x)趋近于L，则称函数f(x)在点a的左极限为L，记作$\\lim_{x \\to a^-} f(x) = L$。
类似地，如果存在一个数L′，使得当x从a的右边趋近于a时，f(x)趋近于L′，则称函数f(x)在点a的右极限为L′，记作$\\lim_{x \\to a^+} f(x) = L'$。
2.2 无穷极限当函数在某一点的左极限或右极限趋于无穷大时，我们称该函数在该点的极限为无穷极限。
无穷极限可以分为正无穷大和负无穷大。
2.3 数列极限除了函数极限，数列极限也是极限的一种特殊形式。
高等数学第一章函数极限(共41张PPT)
右极限 0,0,使x0当 xx0时 , 恒f有 (x)A.
记 x lx 0 i作 0 m f(x ) A或 f(x 0 0 ) A . (x x 0 )
注 :{ x 0 意 x x 0 } { x 0 x x 0 } { x x x 0 0 }
0 取 mx 0 i,n x 0 {}
当 0 |xx0|时恒有
| x x0||xxx 00|
例4 证明 lim a x 1 (a 1) x0 证 0 （不妨设ε＜1）
要|使 ax1|
只 1 须 a x 1
又 la o ( 1 只 ) g x l须 a o ( 1 ) g
令 mia n 1 1 { ,llo o a(1 g g )}
x
问题: 如何用精确的数学数学语言刻划函数“无限 接近”.
f(x )A 表f(示 x )A 任;意小
xX表x示 的过 . 程
1. 定义 :
定义1 如果对于任意给定的正数 (不论它多么小), 总存在着正数X,使得对于适合不等式x X的一切 x,所对应的函数值f (x)都满足不等式f (x) A , 那末常数A就叫函数f (x)当x 时的极限,记作 limf(x) A 或 f(x)A(当x)
1. 定义:
定义2 如果对于任意给定的正数 (不论它多
么小),总存在正数 ,使得对于适合不等式
0 x x0 的一切x ,对应的函数值f (x) 都 满足不等式 f (x) A ,那末常数A 就叫函数
f (x)当x x0时的极限,记作
lim f (x) A 或
xx0
f (x) A(当x x0)
f ( xn )
高数重要知识点
高等数学上册重要知识点 第一章 函数与极限一. 函数的概念1 两个无穷小的比较设0)(lim ,0)(lim ==x g x f 且l x g x f =)()(lim1l = 0,称f x 是比gx 高阶的无穷小,记以f x = 0)(x g ,称gx 是比fx 低阶的无穷小; 2l ≠ 0,称f x 与gx 是同阶无穷小;3l = 1,称f x 与gx 是等价无穷小,记以f x ~ gx 2 常见的等价无穷小 当x →0时sin x ~ x ,tan x ~ x ,x arcsin ~ x ,x arccos ~ x1 cos x ~ 2/2^x , x e 1 ~ x ,)1ln(x + ~ x ,1)1(-+αx ~ x α二 求极限的方法1．两个准则准则1．单调有界数列极限一定存在准则2．夹逼定理设gx ≤ f x ≤ hx 放缩求极限若A x h A x g ==)(lim ,)(lim ,则A x f =)(lim2．两个重要公式公式11sin lim0=→x xx 公式2e x x x =+→/10)1(lim3．用无穷小重要性质和等价无穷小代换 4．★用泰勒公式当x 0→时,有以下公式,可当做等价无穷小更深层次 5．洛必达法则定理1 设函数)(x f 、)(x F 满足下列条件：10)(lim 0=→x f x x ,0)(lim 0=→x F x x ；2)(x f 与)(x F 在0x3)()(lim 0x F x f x x ''→存在或为无穷大,则 这个定理说明：当)()(lim 0x F x f x x ''→存在时,)(lim 0x F x x →也存在且等于)()(lim 0x F x f x x ''→；当)()(lim 0x F x f x x ''→为无穷大时,)()(lim 0x F x f x x →也是无穷大．这种在一定条件下通过分子分母分别求导再求极限来确定未定式的极限值的方法称为洛必达H L 'ospital 法则.例1计算极限0e 1lim x x x→-.解 该极限属于“0”型不定式,于是由洛必达法则,得0e 1lim x x x →-0e lim 11x x →==. 例2计算极限0sin lim sin x axbx→．解 该极限属于“0”型不定式,于是由洛必达法则,得00sin cos lim lim sin cos x x ax a ax a bx b bx b→→==． 注 若(),()f x g x ''仍满足定理的条件,则可以继续应用洛必达法则,即二、∞∞型未定式 定理2 设函数)(x f 、)(x F 满足下列条件： 1∞=→)(lim 0x f x x ,∞=→)(lim 0x F x x ；2)(x f 与)(x F 在0x 的某一去心邻域内可导,且0)(≠'x F ；3)()(lim 0x F x f x x ''→存在或为无穷大,则 注：上述关于0x x →时未定式∞∞∞∞型同样适用．例3计算极限lim (0)nx x x n e →+∞>．解 所求问题是∞∞型未定式,连续n 次施行洛必达法则,有lim e n x x x →+∞1lim e n x x nx -→+∞=2(1)lim e n xx n n x -→+∞-= !lim 0e x x n →+∞===． 使用洛必达法则时必须注意以下几点： 1洛必达法则只能适用于“00”和“∞∞”型的未定式,其它的未定式须先化简变形成“00”或“∞∞”型才能运用该法则； 2只要条件具备,可以连续应用洛必达法则；3洛必达法则的条件是充分的,但不必要．因此,在该法则失效时并不能断定原极限不存在．7．利用导数定义求极限基本公式)()()(lim0'000x f xx f x x f x =∆-∆+→∆如果存在8．利用定积分定义求极限基本格式⎰∑==∞→11)()(1lim dx x f n kf n n k n 如果存在三．函数的间断点的分类函数的间断点分为两类：（1）第一类间断点设0x 是函数y = f x 的间断点;如果f x 在间断点0x 处的左、右极限都存在,则称0x 是f x 的第一类间断点;第一类间断点包括可去间断点和跳跃间断点; 2第二类间断点第一类间断点以外的其他间断点统称为第二类间断点;常见的第二类间断点有无穷间断点和振荡间断点;四．闭区间上连续函数的性质在闭区间a ,b 上连续的函数f x ,有以下几个基本性质;这些性质以后都要用到;定理1．有界定理如果函数f x 在闭区间a ,b 上连续,则f x 必在a ,b 上有界;定理2．最大值和最小值定理如果函数f x 在闭区间a ,b 上连续,则在这个区间上一定存在最大值M 和最小值m ;定理3．介值定理如果函数f x 在闭区间a ,b 上连续,且其最大值和最小值分别为M 和m ,则对于介于m 和M 之间的任何实数c ,在a ,b 上至少存在一个ξ ,使得f ξ = c推论：如果函数f x 在闭区间a ,b 上连续,且f a 与f b 异号,则在a ,b 内至少存在一个点ξ ,使得f ξ = 0这个推论也称为零点定理第二章 导数与微分1.复合函数运算法则设y = f u ,u = x ,如果 x 在x 处可导,f u 在对应点u 处可导,则复合函数y = f x 在x 处可导,且有)('))(('x x f dxdudu dy dx dy φφ==对应地dx x x f du u f dy )('))((')('φφ==,由于公式du u f dy )('=不管u 是自变量或中间变量都成立;因此称为一阶微分形式不变性; 2.由参数方程确定函数的运算法则设x = t ,y =)(t ϕ确定函数y = yx ,其中)('),('t t ϕφ存在,且)('t φ≠ 0,则)(')('t t dx dy φϕ= 二阶导数3.反函数求导法则设y = f x 的反函数x = gy ,两者皆可导,且f ′x ≠ 0 则)0)('())(('1)('1)('≠==x f y g f x f y g4 隐函数运算法则可以按照复合函数理解设y = yx 是由方程Fx , y = 0所确定,求y ′的方法如下：把Fx , y = 0两边的各项对x 求导,把y 看作中间变量,用复合函数求导公式计算,然后再解出y ′ 的表达式允许出现y 变量 5 对数求导法则 指数类型 如x x y sin =先两边取对数,然后再用隐函数求导方法得出导数y ′; 对数求导法主要用于：①幂指函数求导数②多个函数连乘除或开方求导数注意定义域 P106 例6关于幂指函数y = f xg x 常用的一种方法,y = )(ln )(x f x g e 这样就可以直接用复合函数运算法则进行; 6 可微与可导的关系f x 在0x 处可微 f x 在0x 处可导;7 求n 阶导数n ≥ 2,正整数先求出 y ′, y ′′,…… ,总结出规律性,然后写出yn ,最后用归纳法证明;有一些常用的初等函数的n 阶导数公式 （1） x n x e y e y ==)(, （2） n x n x a a y a y )(ln ,)(== （3） x y sin =,)2sin()(πn x y n += （4） x y cos =,)2cos()(πn x y n +=5x y ln =,n n n x n y ----=)!1()1(1)(第三章 微分中值定理与导数应用一 罗尔定理 设函数 f x 满足1在闭区间a ,b 上连续；2在开区间a ,b 内可导；3 f a = f b 则存在ξ ∈a ,b ,使得f ′ξ = 0二 ★拉格朗日中值定理证明不等式 P134 9、10设函数 f x 满足1在闭区间a ,b 上连续；2在开区间a ,b 内可导；则存在ξ ∈a ,b ,使得)(')()(ξf ab a f b f =-- 推论1．若f x 在a ,b 内可导,且f ′x ≡ 0,则f x 在a ,b 内为常数;推论2．若f x , gx 在a ,b 内皆可导,且f ′x ≡ g ′x ,则在a ,b 内f x = gx + c ,其中c 为一个常数; 三 柯西中值定理设函数f x 和gx 满足：1在闭区间a ,b 上皆连续；2在开区间a ,b 内皆可导；且g ′x ≠0则存在ξ ∈a ,b 使得)(')(')()()()(ξξg f a g b g a f b f =--)(b a <<ξ注：柯西中值定理为拉格朗日中值定理的推广,特殊情形gx = x 时,柯西中值定理就是拉格朗日中值定理;四 ★泰勒公式① 估值 ② 求极限麦克劳林 P145 T10 定理 1．皮亚诺余项的n 阶泰勒公式 设f x 在0 x 处有n 阶导数,则有公式,称为皮亚诺余项对常用的初等函数如x e ,sin x ,cos x ,ln1+ x 和α)1(x + α 为实常数等的n 阶泰勒公式都要熟记;定理2拉格朗日余项的n 阶泰勒公式设f x 在包含0 x 的区间a ,b 内有n +1阶导数,在a ,b 上有n 阶连续导数,则对x ∈a ,b ,有公式,,称为拉格朗日余项上面展开式称为以0 x 为中心的n 阶泰勒公式;当0x =0 时,也称为n 阶麦克劳林公式;导数的应用一 基本知识设函数f x 在0x 处可导,且0x 为f x 的一个极值点,则0)('0=x f ;我们称x 满足0)('0=x f 的0x 称为)(x f 的驻点,可导函数的极值点一定是驻点,反之不然;极值点只能是驻点或不可导点,所以只要从这两种点中进一步去判断; 极值点判断方法)(x f 在0x 的邻域内可导,且0)(0='x f ,则①若当0x x <时,0)(>'x f ,当0x x >时,0)(<'x f ,则0x 为极大值点；②若当0x x <时,0)(<'x f ,当0x x >时,0)(>'x f ,则0x 为极小值点；③若在0x 的两侧)(x f '不变号,则0x 不是极值点.② 第二充分条件)(x f 在0x 处二阶可导,且0)(0='x f ,0)(0≠''x f ,则①若0)(0<''x f ,则0x 为极大值点；②若0)(0>''x f ,则0x 为极小值点.二 凹凸性与拐点 1．凹凸的定义设f x 在区间I 上连续,若对任意不同的两点1 2 x , x ,恒有 则称f x 在I 上是凸凹的;在几何上,曲线y = f x 上任意两点的割线在曲线下上面,则y = f x 是凸凹的;如果曲线y = f x 有切线的话,每一点的切线都在曲线之上下则y = f x 是凸凹的; 2 拐点的定义曲线上凹与凸的分界点,称为曲线的拐点; 3 凹凸性的判别和拐点的求法 设函数f x 在a ,b 内具有二阶导数)(''x f ,如果在a ,b 内的每一点x ,恒有)(''x f > 0,则曲线y = f x 在a ,b 内是凹的； 如果在a ,b 内的每一点x ,恒有)(''x f < 0,则曲线y = f x 在a ,b 内是凸的; 求曲线y = f x 的拐点的方法步骤是： 第一步：求出二阶导数)(''x f ；第二步：求出使二阶导数等于零或二阶导数不存在的点k x x x ,...2,1 ；第三步：对于以上的连续点,检验各点两边二阶导数的符号,如果符号不同,该点就是拐点的横坐标； 第四步：求出拐点的纵坐标; 四 渐近线的求法 五 曲率第四章 不定积分一基本积分表：二 换元积分法和分部积分法 换元积分法1第一类换元法凑微分：[])()(d )()]([x u du u f x x x f ϕϕϕ=⎰⎰='2第二类换元法变量代换：[])(1d )()]([)(x t t t t f dx x f -='=⎰⎰ϕϕϕ分部积分法使用分部积分法时被积函数中谁看作)(x u 谁看作)('x v 有一定规律;记住口诀,反对幂指三为)(x u ,靠前就为)(x u ,例如xdx e x arcsin ⎰,应该是x arcsin 为)(x u ,因为反三角函数排在指数函数之前,同理可以推出其他; 三 有理函数积分 有理函数：)()()(x Q x P x f =其中)()(x Q x P 和是多项式; 简单有理函数： ⑴21)()(,1)()(x x P x f x x P x f +=+=⑵))(()()(b x a x x P x f ++=⑶ba x x P x f ++=2)()()(1、“拆”；2、变量代换三角代换、倒代换、根式代换等.第五章 定积分一概念与性质1、 定义：∑⎰=→∆=ni ii bax f dx x f 1)(lim )(ξλ2、 性质：10条（3）3 基本定理变上限积分：设⎰=Φxadtt f x )()(,则)()(x f x =Φ'推广：)()]([)()]([)()()(x x f x x f dt t f dx d x x ααβββα'-'=⎰ N —L公式：若)(x F 为)(x f 的一个原函数,则)()()(a F b F dx x f ba-=⎰4 定积分的换元积分法和分部积分法第六章 定积分的应用（一）平面图形的面积1、 直角坐标：⎰-=badx x f x f A )]()([122、 极坐标：⎰-=βαθθϕθϕd A )]()([212122（二）体积1、 旋转体体积： a 曲边梯形x b x a x x f y ,,),(===轴,绕x 轴旋转而成的旋转体的体积：⎰=ba xdx x f V )(2πb 曲边梯形x b x a x x f y ,,),(===轴,绕y 轴旋转而成的旋转体的体积：⎰=baydx x xf V )(2π 柱壳法2、 平行截面面积已知的立体：⎰=badx x A V )(（三）弧长1、 直角坐标：[]⎰'+=badx x f s 2)(12、 参数方程：[][]⎰'+'=βαφϕdt t t s 22)()( 极坐标：[][]⎰'+=βαθθρθρd s 22)()(第七章 微分方程（一） 概念1、 微分方程：表示未知函数、未知函数的导数及自变量之间关系的方程.阶：微分方程中所出现的未知函数的最高阶导数的阶数.2、 解：使微分方程成为恒等式的函数.通解：方程的解中含有任意的常数,且常数的个数与微分方程的阶数相同.特解：确定了通解中的任意常数后得到的解.（二） 变量可分离的方程dx x f dy y g )()(=,两边积分⎰⎰=dx x f dy y g )()(（三） 齐次型方程)(x y dx dy ϕ=,设x y u =,则dxdux u dx dy +=；或)(y x dy dx φ=,设y x v =,则dydv y v dy dx += （四） 一阶线性微分方程用常数变易法或用公式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎰⎰=⎰-C dx e x Q e y dx x P dxx P )()()(（五） 可降阶的高阶微分方程1、)()(x f yn =,两边积分n 次；2、),(y x f y '=''不显含有y ,令p y =',则p y '=''；3、),(y y f y '=''不显含有x ,令p y =',则dy dppy =''（六） 线性微分方程解的结构1、21,y y 是齐次线性方程的解,则2211y C y C +也是；2、21,y y 是齐次线性方程的线性无关的特解,则2211y C y C +是方程的通解；3、*2211y y C y C y ++=为非齐次方程的通解,其中21,y y 为对应齐次方程的线性无关的解,*y 非齐次方程的特解.（七） 常系数齐次线性微分方程二阶常系数齐次线性方程：0=+'+''qy y p y特征方程：02=++q pr r ,特征根： 21,r r（八） 常系数非齐次线性微分方程1、)()(x P e x f m x λ=设特解)(*x Q e x y m x k λ=,其中⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=是重根是一个单根不是特征根, λ, λ, λk 210 2、()x x P x x P e x f n l x ωωλsin )(cos )()(+=设特解[]xx R x x R e x y m m x k ωωλsin )(cos )()2()1(*+=,其中 } ,max{n l m =,⎪⎩⎪⎨⎧++=是特征根不是特征根i i k ωλωλ ,1 ,0。
函数与极限总结
函数与极限总结函数与极限是高等数学中重要的概念和工具。
对于学习数学的人来说，理解函数与极限的性质和运算规则是进一步学习和掌握数学的基础。
本文将对函数与极限进行总结与归纳，希望对读者有所帮助。
1. 函数的概念和性质函数是将一个集合的元素（自变量）映射到另一个集合的元素（因变量）的规则。
函数在数学中的应用非常广泛，尤其是在物理学、工程学等领域。
一个函数可以用数学表达式、图像或者图表等形式表示。
函数有很多性质，其中包括定义域、值域、单调性、奇偶性等。
定义域是指自变量可以取值的范围，值域是指因变量可以取值的范围。
单调性用于描述函数的增减特征，可以分为单调递增和单调递减。
奇偶性是指函数在对称中心（通常为坐标原点）关于坐标轴的对称性。
2. 极限的概念和性质极限是函数与数列中重要的概念，用于描述变量的趋势和趋近性。
当自变量趋近于某个值时，函数或数列的取值也会趋近于某个值。
极限有很多性质，其中包括有界性、极限的四则运算等。
有界性是指函数或数列的取值在某个范围内，可以是有上界、下界或者同时有上下界。
极限的四则运算是指对已知极限的函数或数列进行加、减、乘、除等运算，可以推导出新的极限。
3. 极限的运算规则极限的运算规则是应用于已知函数的特定情况下的运算性质。
常用的运算规则包括加法运算、乘法运算、除法运算、函数的复合运算等。
这些运算规则可以帮助我们简化复杂函数的极限计算。
加法运算规则是指已知两个函数的极限，我们可以直接将两个极限相加得到新的极限。
乘法运算规则是指已知两个函数的极限，我们可以直接将两个极限相乘得到新的极限。
除法运算规则是指已知两个函数的极限，我们可以直接将两个极限相除得到新的极限。
函数的复合运算是指将两个函数按照一定的方式组合在一起，形成一个新的函数。
4. 应用举例函数与极限的应用非常广泛，涉及到自然科学、社会科学等各个领域。
例如在物理学中，速度与时间之间的关系可以用函数来描述，通过极限的概念可以计算出瞬时速度。
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第一章函数与极限知识总结
本章主要介绍了函数的定义、连续性、极限以及相关的定理和性质。
函数是数学中最基本的概念之一，它描述了变量之间的依赖关系。
函数的定义包括定义域、值域和对应规则等三个方面。
1.1函数的定义和基本性质
函数是一种描述变量之间关系的方式，它由定义域、对应规则和值域组成。
定义域是自变量的取值范围，值域是因变量的取值范围。
函数可以用表格、图形和公式等方式表示。
在函数的定义中，一般要求对于定义域中的每一个自变量，都存在唯一的一个因变量与之对应。
对于函数在特定点的值，可以通过函数的极限来确定。
1.2函数的连续性
连续性是函数的一个重要性质，它描述了函数在定义域的每一点处都能够保持连续的特性。
函数连续的三个条件是：函数在该点处有定义、函数在该点处存在极限、函数在该点处的极限等于函数在该点处的函数值。
如果函数在特定点处不连续，那么可以被分为可去间断点、跳跃间断点和无穷间断点三种情况。
可去间断点是指函数在该点处可以通过修补来使其连续，跳跃间断点是指函数在该点处存在左右极限但不相等，无穷间断点是指函数在该点处极限为无穷大或无穷小。
1.3函数的极限
函数极限是描述函数在其中一点处的局部特性，它可以由函数的定义域中的一系列点的函数值所确定。
对于极限的求解，可以直接代入函数的定义，也可以通过函数的性质和定理进行推导计算。
函数极限的定义有两种形式，一种是ε-δ定义，另一种是无穷小定义。
ε-δ定义是基于函数的定义域中任意接近特定点的自变量值来确定极限。
无穷小定义是基于函数在特定点处函数值无限接近于其中一数值来确定极限。
1.4函数的基本性质
函数的基本性质包括有界性、单调性、奇偶性和周期性等。
有界性是指函数在一定区间内的取值范围是有限的，单调性是指函数在一定区间上的增减性质。
奇偶性是指函数关于坐标原点对称，周期性是指函数在其中一间隔内的函数值重复出现。
在实际问题中，可以通过观察函数的图像和定义来判断函数的性质。
对于复杂的函数，可以通过求导来判断函数的单调性和凹凸性。
1.5函数的极限定理
函数的极限定理是基于函数的性质和特点推导出的一系列结论。
常用的极限定理有函数极限的四则运算法则、函数极限的夹逼定理和函数极限的局部性质等。
函数极限的四则运算法则是指函数极限和四则运算符的运算顺序可以调换，函数极限的夹逼定理是指如果一个函数在特定点的左右两侧函数值满足一定关系，那么该点处的极限也满足该关系。
函数极限的局部性质是指如果一个函数在特定点处存在极限，那么该点的邻域内函数值也会趋于极限。
以上是本章内容的主要知识点总结，函数与极限是数学中的基础概念，深入理解这些概念对于后续学习和应用数学知识非常重要。