In=
当分点无限增加(n→∞)且所有小区间长度中的最大值λ=max{Δxi}→0时,和式In的极限,叫做函数f(x)在区间[a,b]上的定积分,记作,即
=
其中f(x)称为被积函数,b和a分别称为定积分的上限和下限,区间[a,b]叫积分区间,x为积分变量。
●极限的性质及运算法则
无穷小的概念:
若函数f(x)当x→x0(或x→∞)时的极限为零,则称f(x)当x→x0(或x→∞)时为无穷小量,简称无穷小。
须要注意的是,无穷小是变量,不能与一个很小的数混为一谈。
无穷小的性质:
性质1:
有限个无穷小的代数和也是无穷小。
性质2:
有界函数与无穷小的乘积也是无穷小。
推论1:
常数与无穷小的乘积也是无穷小。
推论2:
有限个无穷小的乘积也是无穷小。
无穷大的概念:
若当x→x0(或x→∞)时,函数f(x)的绝对值无限增大,则称函数f(x)当x→x0(或x→∞)时为无穷大量,简称无穷大。
注意无穷大是变量,不能与一个绝对值很大的数混为一谈;另外,一个变量是无穷大,也不能脱离开自变量的变化过程。
无穷大与无穷小的关系:
定理:
在同一变化过程中,若f(x)为无穷大,则为无穷小;反之,若f(x)为无穷小,且f(x)≠0,则就为无穷大。
极限运算法则:
法则1:
lim[f(x)±g(x)]=limf(x)±limg(x)=A+B
法则2:
lim[f(x)·g(x)]=limf(x)·limg(x)=A·B
特别的:
limcf(x)=c·limf(x)=c·A(c为常数)
法则3:
lim==(其中B≠0)
注意用法则3求极限时:
如果分子、分母均为无穷大,可先将其变成无穷小;如果均为无穷小,就用约分及分子分母有理化来解;以上情况均可用导数的应用中的罗必塔法则求解。
两个重要极限:
重要极限1:
=1==》=1
重要极限2:
(1+)x=e=》(1+)()=e或=e
等价无穷小(x→0):
在求极限过程中经常使用等价无穷小互相代替
;;;;;;
;;.
●导数的性质、求导法则及常用求导公式
连续的概念:
若函数f(x)在x0的某邻域内有定义,当x→x0时,函数的极限存在,且极限值等于函数在x0处的函数值f(x0)即f(x)=f(x0)则称函数在x0处是连续的。
连续与可导的关系:
定理:
若函数f(x)在点x0处可导,则函数在点x0处连续。
(连续是可导的必要条件,其逆命题不成立,即函数在某一点连续,但在该点不一定可导)
导数的计算步骤(按定义计算):
第一步求增量,在x处给自变量增量Δx,计算函数增量Δy,即Δy=f(x+Δx)-f(x);
第二步算比值,写出并化简比式:
=;(化简比式的关键是使分式中仅分母或分子中含有Δx项,避免出现或)
第三步取极限,计算极限=f’(x)
常用基本初等函数的导数公式:
;;;
;;;
;;;
;;;
;;
导数的四则运算法则:
设u=u(x),v=v(x),则
(u±v)’=u’±v’;(cu)’=cu’;
(uv)’=u’v+uv’;()’=.
反函数的导数:
y=f(x)是x=φ(y)的反函数,则
y’=,即f’(x)=
复合函数求导法则:
设y=f(u),u=φ(x),则复合函数y=f[φ(x)]的导数为
=或y’x=f’u·φ’x
隐函数求导方法:
隐函数的概念针对因变量y写成自变量x的明显表达式的函数y=f(x),这种函数叫显函数;而两个变量x和y的对应关系是由一个方程F(x,y)=0所确定,函数关系隐含在这个方程中,这种函数称为由方程所确定的隐函数。
求隐函数的导数,并不需要先化为显函数(事实上也很难都显化),只需把y看成中间变量y=y(x),利用复合函数求导法则,即可求出隐函数y对x的导数。
例:
求方程x2+y2=1所确定的函数的导数。
解在方程的两端对x求导,并将y2看作x的复合函数,则
(x2+y2)’=
(1)’即2x+2yy’=0,yy’=-x
得y’=-
参数方程所表示函数的导数:
如下方程组,其中t为参数
x=φ(t)
y=ψ(t)
设函数φ(t)和ψ(t)都可导,且函数φ(t)存在连续反函数t=φ-1(t),当φ-1(t)≠0时,这个反函数也可导;这时y是x的复合函数
y=ψ[φ-1(t)]=f(x)
它可导,由复合函数求导法则知
y’x====
罗必塔法则:
当x→x0(或x→∞)时,函数f(x),g(x)同时趋向于零或同时趋向于无穷大,这时分式的极限可能存在,也可能不存在。
我们称其为未定式,并记作型或,这类极限将无法用“商的极限等于极限的商”这一极限法则求出。
未定式(罗必塔法则一):
==A(或无穷大)。
若其中x→∞时,结论仍然成立。
使用罗必塔法则时,分子分母分别求导之后,应该整理化简,如果化简后的分式还是未定式,可以继续使用这个法则。
未定式(罗必塔法则二):
==A(或无穷大)。
若其中x→∞时,结论也成立。
未定式0·∞型及∞-∞型:
这两类未定式可转化为型或型。
未定式00,∞0,1∞型:
该类未定式可以通过对数转化为前面的未定式。
●微分的运算及法则
由微分的的概念dy=f’(x)dx可知,求一个函数的微分,只要求出导数f’(x)再乘以dx就得到微分dy,因此不难由导数公式做出相应的微分公式。
例,对于y=sinx,有y’=cosx,从而dy=cosxdx。
微分的法则:
设u=u(x),v=v(x),则
d(cu)=cdu;d(u±v)=du±dv;
d(uv)=udv+vdu;d()=
●不定积分的性质、基本公式及计算方法
由不定积分定义及微分知识,可直接推出不定积分的性质:
性质一:
[]’=f(x)或d[]=f(x)dx;
性质二:
=F(x)+c;
性质三:
=k(k是不为0的常数);
性质四:
=±。
不定积分的基本公式(均应加上常数C):
=c;;;
;;;
;;
;;
;;;
;;;
;;
;。
第一换元积分法:
设函数u=φ(x),且f(u)有原函数F(u),
∴du=φ’(x)dx(即dx=du/φ’(x))《=参见微分概念及计算
∴==F(u)+c=F[φ(x)]+c
注意:
该公式有一个隐含的条件,即要求原积分公式中已含有φ’(x),方可在换元时代入dx=du/φ’(x)并约去φ’(x)。
提示:
该积分法的步骤是先找出适当的u=φ(x),将函数转化为关于u的积分公式,再求出关于u原函数,最后根据u与x的关系代入x。
第二换元积分法:
设函数x=φ(t)单调可微且φ’(t)≠0,
∴dx=φ’(t)dt《=参见微分概念及计算
∴==F(t)+c=F[φ-1(x)]+c
提示:
该积分法的步骤是先找出适当的x=φ(t),将函数转化为关于t的积分公式,再求出关于t原函数,最后根据x与t的关系代入x。
分部积分法:
设函数u=u(x),v=v(x)具有连续导数,则
=uv-《=解题时这个为u不行就换那个为u
提示:
运用此公式有时可以使难求的不定积分转化为易求的不定积分,从而得所求结果。
●定积分的性质及计算方法:
性质一:
=k(k为常数);
性质二:
=b-a;
性质三:
=±;
性质四:
若把区间[a,b]分为两个区间[a,c]与[c,b],则
=+
注意:
c有任意性,可在[a,b]之外;
性质五:
若f(x)与g(x)在[a,b]上有f(x)≤g(x),则
≤;
性质六:
若M,m分别是f(x)在[a,b]上的最大值和最小值,则
m(b-a)≤≤M(b-a)《=估值定理
性质七:
若f(x)在[a,b]上连续,则至少有一点ξ∈(a,b),使得
=f(ξ)(b-a)《=定积分中值定理,求平均值。
牛顿—莱布尼兹公式:
若f(x)在[a,b]上连续,F(x)是f(x)的一个原函数,则
=F(x)=F(b)-F(a)
可见,计算定积分,先用不定积分的方法求出一个原函数,然后把上、下限a,b代入原函数作减法运算。
换元积分法:
设函数x=φ(t),则dx=φ’(t)dt,若满足:
(1)、当t=α时,x=a;当t=β时,x=b;
(2)、当t在[α,β]上取值时,φ(t)的变化单调且范围是[a,b],则
==F(t)
提示:
运用此公式时,要同时换上下限,新的积分上、下限代入自变量t的原函数相减即可,不必再回到原来的积分变量x。
分部积分法:
设函数u(x),v(x)在[a,b]上有连续的导数u’(x)、v’(x),则
=[u(x)v(x)]-
即=uv-