x→+∞
f(x)=A”的充要条
(2)“∀正整数N,∃正整数K,当0<
“limf(x)=A”的充要条件;
x→x0
x-x0≤K
时,恒有
f(x)-A≤1”是
2N
(3)“∀ε∈(0,1),∃正整数N,当n≥N时,恒有|xn-a|≤2ε”是“数列{xn}收敛于a”
的充要条件;
正确的个数为()
(A)0(B)1(C)2(D)3
二、极限的性质
1.唯一性
(1)limex=∞,limex=0,
(2)limsinx不存在(3)limarctanx不存在(4)lim[x]
x→+∞
x→-∞
x→0x
x→∞
x→0
不存在
⎛1⎞
-π
⎜ex1⎟
【例】设k为常数,且I=lim
x→0
+
k⋅arctan存在,求k的值,并计算极限I。
x⎟
⎝ex+1⎠
2
2.局部有界性
【例】函数f(x)=|x|sin(x-2)在下列哪个区间内有界()
x(x-1)(x-2)2
(A)
(-1,0).(B)
(0,1).(C)
(1,2).(D)
(2,3).
【注】函数有界性判别法总结如下:
(1)理论型判别—f(x)在闭区间[a,b]上连续,则f(x)在闭区间[a,b]上有界;
(2)计算型判别—f(x)在开区间(a,b)内连续,且极限lim
x→a+
f(x)与lim
x→b-
f(x)存在,则函
数f(x)在开区间(a,b)内有界.
(3)若极限不存在,则转向“四则运算规则”——有限个有界函数与有界函数的和、差、积
仍为有界函数.
(4)若存在x0,使得lim
x→x0
f(x)=∞,则无界。
3.局部保号性
若limf(x)=A>0,则当x→∙时,f(x)>0.
x→∙
【例】设limf(x)=f(0),且lim
f(x)
=2,则x=0是
x→0
x→01-cosx
(A)极大值点(B)极小值点(C)不是极值点(D)无法判断
三、极限的计算
1.函数极限的计算
(1)化简先行
【例1】求极限lim
2+sinx(sinx-x)
3
x→0tanx
3
【例2】求极限lim
x→0
1+3x-31+5xx
(2)基本的七种未定型
0
第一组:
0
∞0⋅∞
∞
2
ex-e2-2cosx
【例1】求极限lim
x→0x4
【例2】求极限limlnx⋅ln(1-x)
x→1-
第二组:
∞-∞
①有分母,则通分
【例】求极限lim(
x→0
1cos2x
-
sin2xx2)
4
②没有分母,创造分母,再通分
1
【例】求极限lim[x2(ex-1)-x]
x→+∞
第三组:
∞0
001∞
【例1】求极限lim(x+
x→+∞
1
1+x2)x
1
【例2】求极限lim(tanx)cosx-sinxx→π
4
(3)核心工具——泰勒公式
①牢记8个公式
sinx=x-1x3+o(x3)6
arcsinx=x+1x3+o(x3)
6
tanx=x+1x3+o(x3)3
arctanx=x-1x3+o(x3)
3
cosx=1-1x2+
2
1x4+o(x4)
24
ln(1+x)=x-1x2+1x3+o(x3)
23
ex=1+x+1x2+1x3+o(x3)
26
(1+x)α=1+αx+α(α-1)x2+o(x2)
2
5
②掌握两个展开原则
i.A型——上下同阶原则
B
【例】lim
x→0
1+x+
x
1-x-2
2
ii.A-B型——幂次最低原则
【例】已知x→0时,cosx-e
-x2
2与cxk为等价无穷小,求c,k.
【练习】设p(x)=a+bx+cx2+dx3,当x→0时,若p(x)-tanx与x3为同阶无穷小,求a,b,c,d.
2.数列极限的计算
(1)将xn连续化,转化为函数的极限
【例】lim(n⋅
n→∞
tan
1)
)n2
n
6
(2)当数列通项为具体已知时,通常的解法为:
1)夹逼准则,2)定积分定义,3)利用幂级数求和(仅数学一要求),
【例】lim⎛1+2+...+n⎞
n→∞⎜n2+n+1n2+n+2n2+n+n⎟
⎝⎠
(3)当数列通项由递推关系式an=f(an-1)给出时,通常使用单调有界准则
【例】设a>0,x1>0,xn+1=
(2xn+2
n
n=1,2,…,证明{x}收敛并求limx.
n→∞
四、连续与间断
1.由于“一切初等函数在其定义区间内必连续”,则只需考虑两类特殊的点:
函数的无定义点和分段函数的分段点.
2.所谓连续
lim
x→x0
f(x)=
f(x0)⇔
f(x)在x=x0处连续
3.所谓间断
(1)跳跃间断点:
lim
x→x+
f(x)≠lim
x→x-
f(x)
7
(2)可去间断点:
lim
x→x+
f(x)=lim
x→x-
f(x)≠
f(x0)
(3)无穷间断点:
lim
x→x+
f(x)=∞或lim
x→x-
f(x)=∞
(4)振荡间断点:
lim
x→x+
f(x)或lim
x→x-
f(x)振荡
⎧ln(1+ax3)
⎪,x<0
⎪x-arcsinx
⎪⎪
【例】设f(x)=⎨6
x=0
,问a为何值时,
⎪eax+x2-ax-1
⎪
⎪
⎪xsinx
⎩4
x>0
(I)f(x)在x=0连续;
(II)x=0是f(x)的可去间断点.
8
第二讲高等数学的基本概念串讲
核心考点概述内容展开一、一元函数微分需的概念及使用
1.考查导数定义的基本形式
ln(1-2x)+2xf(x)
【例】设δ
>0,f(x)在[-δ,δ]上有定义,f(0)=1,且满足lim
x→0x2
=0,
证明f'(0)存在,并求f'(0).
2.考查导数定义中增量的广义化
【例】设f(0)=0,下列命题能确定f'(0)存在的是()
(A)lim
h→0
f(1-cosh)
h2
存在(B)lim
h→0
f(1-eh)
存在
h
(C)lim
h→0
f(h-sinh)
h2
存在(D)lim
h→0
f(2h)-f(h)
存在
h
9
二、一元函数积分学的概念及其使用
1.不定积分、变限积分和定积分
(1)不定积分
原函数与不定积分设函数f(x)定义在某区间I上,若存在可导函数F(x),对于该.区.间.上.任.一.点.都有F'(x)=f(x)成立,则称F(x)是f(x)在区间I上的一个原函数.称
⎰f(x)dx=F(x)+C
为f(x)在区间I上的不定积分,其中C为任意常数.
【注】谈到函数f(x)的原函数与不定积分,必须指明f(x)所定义的区间.
x
【例1】试证明:
如果函数f(x)在[a,b]上连续,则函数F(x)=⎰af(t)dt在[a,b]上可导,
且F'(x)=
f(x)(本题即为变限积分函数求导的知识点).
【例2】试证明:
含有第一类间断点、无穷间断点的函数f(x)在包含该间断点的区间内必没有原函数F(x).
【注】第二类振荡间断点是否有原函数呢?
举例说来,对于
f(x)=
⎧⎪2xsin
⎨
⎪⎩
1-cos1,
xx
0,
x≠0,
,
x=0,
其在(-∞,+∞)上不连续,它有一个第二类振荡间断点x=0,但是它在(-∞,+∞)上存
10
⎧
⎨
在原函数F(x)=⎪x
2sin1,x≠0,
x
即,对于(-∞,+∞)上任一点都有F'(x)=f(x)成立.
⎩⎪0,
x=0.
综合以上几点,可以得出重要结论:
可导函数F(x)求导后的函数F'(x)=f(x)不一定是连续函数,但是如果有间断点,一定是第二类间断点(在考研的范畴内,只能是振荡间断点).
(2)定积分
定积分存在定理定积分的存在性,也称之为一元函数的(常义)可积性.这里的“常义”是指“区间有限,函数有界”,也有人称为“黎曼”可积性,与后面要谈到的“区间无穷,函数无界”的“反常”积分有所区别.在本讲中所谈到的可积性都是指的常义可积性.
a
【注】事实上,还有一个使得定积分存在的充分条件:
若f(x)在[a,b]上单调,则⎰bf(x)dx
存在,不过考试大纲对此没有做要求,考生知道即可.
【例】在区间[-1,2]上,以下四个结论,
⎪
⎧2,
①f(x)=⎨1,
x>0
x=0,有原函数,但其定积分不存在;
⎩
⎪-1,
x<0
②f(x)=⎪
⎧2xsin1
⎨x2
-
2cos1
xx2
x≠0
,有原函数,其定积分也存在
⎪⎩0
⎪
⎧1,x≠0
③f(x)=⎨x
⎪⎩0,x=0
x=0
,没有原函数,其定积分也不存在
⎪
⎧2xcos1+
sin
1,x≠0
④f(x)=⎨x
⎪⎩0
x
x=0
,有原函数,其定积分也存在
正确结论的个数为()
(A)1(B)2(C)3(D)4
11
2.反常积分
(1)无穷区间上反常积分的概念与敛散性
+∞
①af(x)dx的定义
+∞b
f(x)dxlim
ax→+∞
f(x)dx
⎰
+∞
若上述极限存在,则称反常积分af(x)dx收敛,否则称为发散.
b
②⎰-∞f(x)dx的定义
bb
⎰-∞=⎰a
f(x)dxlim
a→-∞
f(x)dx
b
若上述极限存在,则称反常积分⎰-∞f(x)dx收敛,否则称为发散.
+∞+∞+∞c
③⎰-∞
f(x)dx的定义
⎰-∞
f(x)dx=⎰c
f(x)dx+⎰-∞f(x)dx
+∞
若右边两个反常积分都收敛,则称反常积分⎰-∞
b
(2)无界函数的反常积分的概念与敛散性
f(x)dx收敛,否则称为发散
①若b是
f(x)的唯一奇点,则无界函数
f(x)的反常积分⎰af(x)dx定义为
bb-ε
f(x)dx=lim
aε→0
f(x)dx
b
若上述极限存在,则称反常积分⎰af(x)dx收敛,否则称为发散.
b
②若a是f(x)的唯一奇点,则无界函数f(x)的反常积分⎰af(x)dx定义为
bb
f(x)dx=limf(x)dx
aε→0
b
若上述极限存在,则称反常积分⎰af(x)dx收敛,否则称为发散.
b
③若c∈(a,b)是f(x)的唯一奇点,则无界函数f(x)的反常积分⎰af(x)dx定义为
bcb
⎰af(x)dx=⎰af(x)dx+⎰cf(x)dx
b
若上述右边两个反常积分都收敛,则称反常积分⎰af(x)dx收敛,否则称为发散.
12
第三讲高等数学的基本计算串讲
核心考点概述
1.微分学的计算
2.积分学的计算
3.微积分在几何上的应用内容展开
一、一元函数微分学的基本计算1.四则运算
[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)
=g2(x)
(g(x)
≠0)
⎣⎦
d[f(x)±g(x)]=df(x)±dg(x)
d[f(x)⋅g(x)]=g(x)df(x)+f(x)dg(x)
d⎡f(x)⎤=g(x)df(x)-f(x)dg(x)
(g(x)≠0)
⎢g(x)⎥
g2(x)
⎣⎦
2.复合函数求导
sin21
【例】y=2x,求y'
13
3.反函数求导
设函数y=f(x),f'(x)≠0,其反函数为x=ϕ(y),则ϕ'(y)=dx=1=
dydy
dx
4.参数方程求导
1
f'(x)
⎧x=ϕ(t)
dydydt
ψ'(t)
⎩
设函数y=y(x)由⎨y=ψ(t)确定,t为参数,则dx=dxdt=ϕ'(t)
⎨
⎧x=θcosθ
【例】设函数由
⎩y=θsinθ
确定,求
dy
dxθ=π
2
5.隐函数求导
方程两边分别对x求导即可,把方程中的y看成f(x)
⎡⎛1⎞⎤
【例】设y=
f(x)是由方程y-x=ex(1-y)所确定的,求limn⎢f⎜
⎟-1⎥.
n→∞⎣
⎝n⎠⎦
6.对数求导法
【例】y=5
(x-3)2(x+5)3(x-1)3
,求y'.
14
7.幂指函数求导
【例】y=xsinx,求y'.
8.高阶导数
(1)(u±v)(n)=u(n)±v(n)
(2)(uv)=∑Cuv
n
(n)k(n-k)(k)
n
k=0
(3)泰勒展开式
①设y=
f(x)无穷阶可导,
∞f(n)(x)n
y=f(x)=∑0(x-x0)
n=0
∞
y=f(x)=∑
n=0
n!
f(n)(0)
xn
n!
②根据题目所给的具体函数y=
f(x),将其展开
③由展开式的唯一性⇒比较①②展开式的多项式同幂次项前面的系数
0
⇒f(n)(0),f(n)(x)
【例】y=x3sinx,求y(6)(0).
15
9.参数方程确定的函数的二阶导数
⎧x=ϕ(t)
⎩
设函数y=y(x)由参数方程⎨y=ψ(t)确定,其中t是参数,则
⎧dy=dydt=ψ'(t)
⎪
⎪dx
⎨
⎪d2y
dxdt
⎛dy⎞
⎜dx⎟
ϕ'(t)
⎛dy⎞
⎜dx⎟dt
ψ'(t)ϕ'(t)-ψ'(t)ϕ'(t)
⎪=⎝⎠=⎝⎠=
⎪⎩dx2dx
dxdt
[ϕ'(t)]3
10.反函数的二阶导数
在y=
f(x)二阶可导的情况下,记f'(x)=y'x,ϕ'(y)=x'y(x'y≠0),则
⎧y'=dy=1=1
⎪
⎪xdx
⎪
⎨
dxx′ydy
⎛dy⎞
⎛1⎞
⎛1⎞
⎪d⎜
⎟d⎜
⎟d⎜⎟
⎪'d2y
⎝dx⎠
⎜x'⎟
⎜x'⎟dy
x'y'y1
⎪yxx=2
=⎝⎠=⎝⎠⋅
=-'2'
⎩⎪dxdx
dxdydx
(xy)xy
11.变限积分求导公式
F'(x)=d(⎰ϕ2(x)()
)=f[ϕ
(x)]ϕ'(x)-f[ϕ(x)]ϕ'(x)
ftdt
dxϕ1(x)
2211
12.基本初等函数的导数公式
(c)'=0
d(c)=0
(xα)'=αxα-1
(sinx)'=cosx
(实常数)
d(xα)=αxα-1dx
dsinx=cosxdx
(实常数)
(cosx)'=-sinx
(tanx)'=sec2x
(cotx)'=-csc2x
(secx)'=secxtanx
(cscx)'=-cscxcotx
dcosx=-sinxdx
dtanx=sec2xdx
dcotx=-csc2xdx
dsecx=secxtanxdx
dcscx=-cscxcotxdx
16
(loga
x)'=
1
xlna
(a>0,a≠1)
dlogax=
dxxlna
(a>0,a≠1)
(lnx)'=1
x
(ax)'=axlna(a>0,a≠1)
(ex)'=ex
dlnx=1dx
x
dax=axlnadx(a>0,a≠1)
dex=exdx
(arcsinx)'=
1
1-x2
darcsinx=
1dx
1-x2
(arccosx)'=-
(arctanx)'=
1
1-x2
1
darccosx=-
darctanx=
1dx
1-x2
1dx
1+x21+x2
(arccotx)'=-
1
1+x2
darccotx=-
1dx
1+x2
[ln(x+
[ln(x+
x2+a2)]'=1
x2+a2
x2-a2)]'=1
x2-a2
dln(x+
dln(x+
x2+a2)=1dx
x2+a2
x2-a2)=1dx
x2-a2
二、一元函数积分学的基本计算
1.凑微分法
(1)基本思想
⎰f[g(x)]g'(x)dx=⎰f[g(x)]d[g(x)]=⎰f(u)du
当被积函数比较复杂时,拿出一部分放到d后面去,若能凑成⎰f(u)du的形式,则凑微分成功.
(2)归纳总结凑微分的思维结构
①熟练掌握教材中的基本积分公式及常用的凑微分公式.
f(x)
②当被积函数可分为f(x)g(x)或
g(x)
时,其中f(x)较复杂时,对f(x)求导数(或其主
要部分)求导,一般得到g(x)的倍数,既可以是常数倍,也可以是函数倍,从而凑微分进行计算.
③当对f(x)求导得不到g(x)的倍数时,考虑“被积函数的分子分母”,同乘以或同除以一个适当的因子,恒等变形以达到凑微分的目的.一般而言,因子应根据题设函数给出,常用
的有eαx,xβ,sinx,cosx等.
17
⎰
cos2x-sinx
【例】求cosx(1+cosxesinx)dx
2.换元法
(1)基本思想
⎰f(x)dxx=g(u)⎰f[g(u)]d[g(u)]
u=g-1
=f[g(u)]g'(u)du
⎰
(x)
u=g-1
(x)
当被积函数不容易积分(比如含有根式,含有反三角函数)时,可以