高等数学

【考研441分】24考研数学全年规划!B站最全!
考生必记:三角函数公式汇总+记忆(没有比这更全)
在线函数作图

10幅图帮助理解拉格朗日乘数法的原理

数学竞赛小 tips

两项形式相似想夹逼,放缩,最大最小值

真 题 嗅 探
2020年前:证明喜欢中值定理
2020年后:证明喜欢泰勒

n 项和展开公式:二项式定理

A=>B,A 能推出 B,则 A 是 B 的充分条件(B 的充分条件是 A),B 是 A 的必要条件(A 的必要条件是 B)

A 能推出 B,则 A 发生,B 一定发生,则事件 A ∈ B (小充分,小的是充分条件,大必要,大的是必要条件)

函数极限和数列极限的辨析
🔸函数
极限可以取在任意位置

🔸数列 (定义在 0, +∞)极限的定义理解:
n 趋于正无穷时,xn 趋于 a

数列的极限一定是 n 趋向于无穷,因为数列中的 n 是指自然序列,也就是 n=1,2,...... 以此类推,也就是说,n 只取正整数,所以求数列的极限 n 只能趋于正无穷大。有限数列没有极限,只有无穷数列才有极限

函数有界和数列有界的辨析
🔸函数有界
f(x) 在 (a,b) 上连续,且 f(a+) f(b-) 均存在。区间可以拓展到无穷,只要保证两端极限均存在即有界。

🔸数列有界
任意一项均小于一个数 && 大于一个数。比如 xn = 1/n,上界:1,下界:0
有界数列一定有上界和下界;只有上界/下界的数列不是有界数列

极限和有界的联系
🔸函数
函数有极限 a,则在 a 的邻域内局部有界(可以拓展为无穷)
函数有界不能推出函数有极限,比如 sin cos

🔸数列
如果一个数列“收敛”(有极限),那么这个数列一定有界
如果一个数列有界,这个数列未必收敛。例如数列 :“1,-1,1,-1,……,(-1)n+1”

无穷小和有界
函数在 x->x0 无穷小,则 x0 点极限为 0,且在 x0 邻域内局部有界。(显而易见,为了和数列做对比)
无穷小数列,n->+∞ ,an = 0;无穷小数列同时是有界和收敛数列

综上分析:
数列 xn = 1/n,上界:1,下界:0;极限 n->∞ xn = 0;1/n 是无穷小数列

经典反例
在判断无穷和有界的题目中,经典反例如下

xn = 0 n奇;n n偶;yn = n n奇;0 n偶;
xn,yn 的无穷极限不存在;都是无界值;xn 和 yn 相乘为0;

xn = 1,1,3,1,.... yn = 1,2,1,4,....
xn,yn 无穷极限不存在,但 xn 和 yn 乘积极限为无穷;

可去间断点
f(x) 在 x₀ 处得到左、右极限均存在且相等的间断点,称为可去间断点。 需要注意的是,可去间断点需满足 f(x) 在 x₀ 处无定义,或在 x₀ 处有定义但不等于函数 f(x) 在 x₀ 的左右极限。

拉格朗日中值求极限要保证 f′(ξ) 不为 0 / ∞
一文彻底搞懂拉格朗日中值定理秒杀复杂极限问题(内含高级秒杀结论)

注意,n 阶可导,洛必达只能到 n-1 阶。
因为 n 阶可导,只能保证 n-1 阶导数存在且连续。而不知道 n 阶导数是否连续。不连续是不能用洛必达的。
若 n 阶连续可导,则可以洛到 n 阶

驻点
驻点是一阶导数等于零的点,拐点是指函数凹凸性发生改变的点。 驻点要么是极值点(二阶导不等于零)要么是拐点(二阶导等于零)。

拐点
函数在某点的二阶导数为零或不存在,且二阶导数在该点两侧符号相反,该点即为函数的拐点。若二阶导数在该点两侧符号相同,则不是拐点。

渐近线
先找间断点,看有没有铅直渐近线
再把x趋向于无穷,看有没有水平渐近线
有水平渐近线的地方没有斜渐近线
没有水平渐近线的一侧,找斜渐近线

积分

不定积分:原函数的存在定理

  1. fx 连续,则原函数 Fx 一定存在
  2. fx 不连续,fx 存在第一类间断点,则 Fx 不存在;fx 仅存在震荡间断点,Fx 可能存在(x²sin(1/x))

连续 -> 有原函数;有原函数 !-> 连续

定积分的可积性
必要条件:可积函数必有界
充分条件:在闭区间 [a, b] 上

  1. fx 连续
  2. fx 有界,且只有有限个间断点
  3. fx 只有有限个第一类间断点(间断点对定积分无影响)

注意
fx 可积指的是在一定区间上的定积分,而是否存在原函数指的是不定积分,二者不同

快速学会“极坐标积分换序”
最简单的方法就是把 θ 和 r 换在直角坐标中,然后使用直角坐标的思路进行换限。
注意换完限之后也要加 rdrdθ

积分不等式比较
常用结论
sinx < x < tanx (x∈[0, pai])

积分不等式证明常用思路

  1. 拆积分限,使两边积分限相等,再做比较
  2. 变量代换,使两边积分限相等
  3. 积分中值定理
  4. fx 单调性已知,构造变上限积分

反常积分审敛

  1. 定义法:直接求积分
  2. 和 p 积分相比较:① 直接将原式化为 p 积分进行判断 ②和 p 积分作比求极限

带绝对值的积分
由定积分推得二重积分,都需要分区间讨论,二重积分的区间就是被积区域,通过几何关系讨论正负
带绝对值的定积分:分区间讨论
被积函数带有绝对值的二重积分

三角函数
三角函数的另外三个伙伴—cot,sec,csc

极坐标换元
x = rcosθ
y = rsinθ
θ 范围直接看就行,把 r 和 θ 带入原方程,求得 r 的范围。
如:x^2 + y^2 <= 2x;带入得:r^2 <= 2rcosθ;r <= 2cosθ
注:r 恒大于 0

变量代换求解微分方程

质心
质心计算公式

收敛域和收敛区间
收敛区间是个开区间,而收敛域就是判断在收敛区间的端点上是否收敛

收敛半径一定存在

二重积分的奇偶性
有积分区域 D
x 奇偶看 D 是否关于 y 轴对称;y 奇偶看 D 是否关于 x 轴对称
关于 x/y 为奇函数,积分为 0;关于 x/y 为偶函数,则积分为二倍

三重积分的对称性(奇偶+轮换)

计算第二型曲面积分的方法

  1. 若曲线封闭,用格林公式
  2. 若与路径无关,改换路径/找原函数
  3. 补线用格林
  4. 直接换元计算

判断是否与路径无关:若 ∂P/∂y = ∂Q/∂x,则与路径无关,反之不是
改换路径:沿坐标轴走直线,可先沿x再沿y,也可先沿y再沿x,看哪个更简单
找原函数:凑微分,直接带值

补线用格林:补一条路径,形成封闭曲线,再把补的减掉
注意格林公式使用条件,P、Q 在封闭曲线上有连续一阶偏导。若在某点(比如0点)没有定义

无穷级数

级数选择题中的反例汇总(不只是反例,更是思想方法!)
收敛+发散 必发散
收敛+收敛 必收敛
都发散,和敛散性不定,比如两数列恰好抵消,则为收敛

加括号会提高级数收敛的可能性
收敛级数加括号仍收敛
若级数加括号收敛,则原级数不一定收敛
加括号后发散,原级数一定发散
原因:加括号可能抵消一些项,可能会使级数收敛

审敛法只是充分条件,非必要条件,且只适用于正项级数
比如当比值/根值等于1时,就判断不出来了

加绝对值会提高发散的可能性,由于都变为正项,整体值变大
正项级数变为交错级数,提高收敛可能性
提高阶数,提高收敛可能性

条件收敛也是收敛,指的是级数本身收敛,但加了绝对值不收敛
绝对收敛是,加了绝对值都收敛,那么原级数更收敛,二者都是收敛
落脚点都在原级数

和函数计算

  1. 求收敛域,也就是和函数的定义域(因为逐项可导、逐项可积都是在开区间上成立)
  2. 在收敛区间(开区间上求和函数)
  3. 单独判断端点,若不能合并,需要分段

注意:

  1. 已知 S'(x) 求 S(x) 需要使用变上限积分 ∫x S(t)dt
  2. 只要对 x 的 n 次方进行改变的时候,就要判断 n 从 0 还是 1 开始取

如何选择恰当的××(区域),使得你的××(积分)最大!

曲线曲面积分

各类重积分 | 二重积分、三重积分、线面积分 —— 大总结
是否可以带入边界方程
曲线曲面积分可直接带入边界方程,而二重、三重积分不可;使用格林、斯托克公式将线面积分化为二三重积分后也不可带入

对称性、奇偶性
一型线面积分都有奇偶性、轮换对称性;二型线面无
🔺判断曲线对称性的小方法
将曲线线方程中的 x 换 -x 后,方程不变,则该曲线关于 x=0(即 y 轴)对称
当然最靠谱的是配方,然后看相对标准曲线的偏移
一型线积分
得到的是弧长 / 周长;有对称性,可以直接带入边界方程
二型线积分(今年概率大)
对线坐标的积分,无对称性,

  1. x y 的参数式,直接计算(考的情况很少)
  2. 补线用格林(必须封闭)且是:∂Q/∂x - ∂P/∂y (别反了)
    1. 面积在线左侧为正
    2. 区域内点必须有定义,否则单独圈出来处理
    3. 线积分与路径无关:∂Q/∂x =∂P/∂y
      一型面积分
      得到曲面面积;对称性
      二型面积分(去年考的这个)
      注意:只有用高斯公式时才需要考虑曲面是否封闭,投影法不需要
      投影法可以考虑的点:
  3. 若投到面上为一条线,则积分为 0
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