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高等数学强化讲义
一 函数 极限 连续
§1 函数
一 函数的基本概念
是一个非空实数集合,设有一个对应规则,使每一个,都有一个确定的实数与之对应,则称这个对应规则为定义在上的一个函数关系,或称变量是变量的函数,记作。
二 函数的基本性态
1 奇偶性
(1) 定义:偶;奇 。
(2) 导函数:奇导偶,偶导奇.
(3) 原函数:奇原偶, 偶函数的原函数有且仅有一个为奇函数, 其中
2 有界性
(1) 定义:, ,有 .
(2) 无界:, ,有 .
(3) 无界与无穷: 无界的本质是有一个子列趋向于无穷;
无穷的本质是任意的子列趋向无穷。
(4) 常见有界的判定:设在连续, 则在有界.
设在连续, 且存在, 则在有界。
3 周期性
(1) 定义:
(2) 导函数:导函数还是周期函数并且周期相同
注:周期函数的原函数不一定为周期函数。
4 单调性
(1) 定义:递增(递减) 当时,均有
(2) 导函数:单增(减);单增(减).
题型一 无界与无穷的判定
例1 设
(A) 偶函数 (B)有界函数
(C) 周期函数 (D)单调函数。
例2 当时,变量是( )
(A)无穷小 (B)无穷大
(C)有界的,但不是无穷小量 (D)无界的,但不是无穷大
题型二 函数性态的判定
例3 设是一个奇的连续函数,则下面必定是奇函数的是( )
(A) (B)
(C) (D)根据上面条件无法判断
例4 设函数具有二阶导数,并满足且若 则( )
(A) (B)
(C) (D)
练习:设在内可导,且对任意,当时,都有
,则( )
(A) 对任意 (B)对任意
(C)函数单调增加 (D)函数单调增加 。
例5 设函数在下列哪个区间内有界( )
A (—1,0) B (0,1) C (1,2) D (2,3)
三 各种其他的函数
1分段函数:函数关系要用两个或多于两个的数学式子来表达
2 复合函数:与复合而成的复合函数,为中间变量.
3 反函数、隐函数
(1)原来的函数为,若把作为自变量,作为因变量,便得一个函数,且,称为的反函数。
(2) 隐函数: 。
4 初等函数
(1) 基本初等函数:常数,幂,指数,对数,三角,反三角.
(2) 由基本初等函数经过有限的四则运算和复合所构成的函数,称为初等函数.
题型三 分段函数的复合
方法:各种情形分别讨论。
例6 设, , 试求。
§2 极限
一 极限的概念
1 数列极限: 对于当时有 .
2 函数的极限
(1) (自变量趋向于有限值的情形)
(a),,当时,
有.
(b) (左极限) 。
(右极限) 。
(c) .
(2)(自变量趋向于无穷大的情形)
(a),,当时,
有.
(b) .
。
(c) .
(3) 常见有不同极限的函数:分段函数、
二 极限的性质
1 有界性: 有界;
有界
2 有理运算性质:
(1) 若, , 则 (a)
(b) (c) .
(2) 推广:加减法只要其中的一个极限存在,乘除法只要其中一个极限存在且不为0,上述运算法则就成立。
(3) 延伸:若,则
(a) (b)。
例 设,求和.
3 保号性:当有
三 极限的两个存在准则
(1)单调有界定理: 若数列单调且有界, 则有极限.
(2)夹逼准则: 设在的领域内恒有, 且
, 则。
四 无穷小和无穷大
1 无穷大量: 若, 称为的无穷大量。
正无穷:; 负无穷:。
2 无穷小量: 若, 称是时的无穷小量。
(1) 设、都是时的无穷小量, 若且,
(a) ,称是比高阶的无穷小,记以,
(b) ,称与是同阶无穷小。
(c) ,称与是等阶无穷小,记以.
(2)若为无穷小,且,称的阶无穷小.
(3)无穷小的性质:无穷小乘以有界为无穷小;
有限个无穷小的和(乘积)仍然为无穷小。
(4) 等价无穷小的作用: 若, 则。
(5) 如何得到加减的等价无穷小:泰勒定理.
3 无穷小和无穷大关系: 非零无穷小的倒数为无穷大;
无穷大的倒数为无穷小。
题型一:极限概念、性质和存在准则的讨论
核心点:相关定理、定理的反问题、定理减少条件后的情形
例1 设对 有且, 则( )
A 存在且为0 B 存在但不一定为0
C 一定不存在 D 不一定存在
例2 设数列与满足, 则下面断言正确的是( )
A 若发散,则必发散, B 若无界,则必有界
C 若有界, 则必为无穷小 D若为无穷小,则必为无穷小
例3 设均为非负数列, 且,,, 则( )
A B
C 不存在 D 不存在
例4 设函数在内单调有界, 为数列, 下面命题正确的是( )
A 若收敛,则必收敛 B 若单调,则必收敛
C 若收敛, 则收敛 D若单调, 则收敛
题型二 求函数的极限
步骤1:四则运算和等价无穷小
注1:四则运算特别要注意左右极限不同的情形。
注2:常见的等价无穷小 当时,,,,
,,,,
当时, 。
例5 求极限.
例6 若是等价无穷小,则
例7 .
例8 求
例9 求
例10 求
例11 求
例12 设, 求
步骤2:恒等变形
(1). 含的极限.
(a)若直接计算且, 直接利用公式
(b) 将写成求解.
例13 求。
例14
(2) 有理化变形
例15
(3) 分子、分母同时除以最大的无穷大
常见的无穷比较:
例16 求
例17 设, 求。
步骤3:洛必达法则和导数定义
(1) 先进行步骤1和2,然后再用第3步, 符合洛必达法则用洛比达法则;
(2) 若洛必达法则无法使用, 则利用导数定义求解, 此类问题一般为抽象型问题.
例18 求
例19 设函数,则当时,
是的( )[无穷小量的比较]
(A) 低阶无穷小 (B) 高阶无穷小
(C) 等价无穷小 (D) 同阶但不等价的无穷小
例20
例21 设且可微, 求极限
步骤3’: 泰勒定理
含:可直接利用Peano形式的泰勒定理.
例22 求.
题型三 求数列的极限
方法1:将换成, 直接利用求函数极限的方法求解。
例23 .
例24 求
方法2:单调有界必有极限, 应用在递推数列求极限
例25 设, 且, 证明极限存在并且此极限。
方法3:夹逼准则。
例26 求,其中.
题型四 求数列连加和的极限
方法1:直接合并
例27 求
方法2:夹逼准则
一般情况下只放分母不放分子, 且必须使左右两边的放缩项极限相同.
例28 求
方法3:定积分定义. 若函数在区间上可积, 则
例29 求
例30
练习:
题型五 已知极限求未知参数
1 若是的多项式型问题,考虑多项式的最高次数。
2 若是型, 根据分子或分母极限为0得到一个参数再求解其他参数。
例31 设, 求。
例32 确定值,使.
§3 连续
一 连续与间断
1 连续的概念
(1) 若,则称在点处连续。
(2) 若,则称函数在点处左连续;如果,
则称函数在点处右连续. 如果函数在点处连续,则在处既是左连续,又是右连续。
2 间断点的分类:非连续点
(1) 第一类间断点: 与都存在的间断点:
若,则称为跳跃型间断点.
若=,则称为可去间断点.
(2) 第二类间断点: 与中至少有一个不存在的间断点
若与中至少有一个为无穷大,则称为无穷型间断点.
当时函数值在摆动, 称为摆动型间断点.
3 间断点可能情形:定义域的端点、分段函数分段点。
二 连续函数的性质
1 连续函数运算的性质。
(1) 若在连续, 则,在连续,若还有条件
,则在在也连续.
(2) 若在连续,在连续, 则在在连续.
(3) 初等函数在定义域内都连续.
2 闭区间连续函数的性质: 闭区间[a,b]上的连续函数
(1)(有界性定理)在[a,b]上有界。
(2) (最值定理) 在[a,b]上有最大值和最小值。
(3)(介值定理) 设为在[a,b]上的最小值最大值,则对,
至少存在一点,使。
(4)(零点定理)若,则至少存在一点,使。
注:若,则至少存在一点,使.
题型一:讨论连续性与间断点的类型
具体函数:一般利用连续与间断的定义。
抽象函数:一般利用连续函数运算性质。
例1 设内有定义,为连续函数,且有间断点,则
(A)必有间断点。 (B)必有间断点。
(C)必有间断点. (D)必有间断点。
例2 设函数,讨论函数的间断点,其结论为( )
(A)不存在间断点 (B)存在间断点
(C)存在间断点 (D)存在间断点
例3 设则在处( )
(A)极限不存在 (B)极限存在,但不连续
(C)连续,但不可导 (D)可导
例4 求的间断点,并判别其类型。
题型二:证明或者方程有根。
若具体已知了某些函数值或者函数值的等式, 用零点定理;
若没有这些信息, 一般采取介值定理, 只要证明。
例5 设在连续,且,求证存在使得
.
例6 设是上非负连续函数,且证明:对任意实数
(),必存在,使得,且。
例5设 ,
(1)证明:存在;
(2)证明:存在且为正整数)。
第二章 一元函数微分学
§1 导数与微分
一 导数与微分的基本概念
1 导数的概念:
左导数: 右导数:
导数存在 左右导数存在且相等
2 微分的基本概念
(1)。
(2) 且
3 可导(微)、连续关系:存在在可微在连续.
4 导数的几何意义:切线的斜率
题型一:可导性的讨论
核心点:导数定义,特别要对于分段函数要分左右导数讨论.
例1 设函数连续, 则下面命题错误的是( )
(A)若存在, 则 (B)若存在, 则 (C)若存在, 则存在 (D)若存在, 则存在
例2 设,可导的充要条件的是( )
(A)存在 (B)存在
(C)存在 (D)存在
例3 设可导,,则是在可导的( )条件
(A) 充分必要 (B) 充分非必要 (C) 必要非充分 (D) 即非充分也非必要
注:若且在连续,存在
例4 函数有( )个不可导点.
(A)3; (B)2; (C)1; (D)0。
二 导数与微分的计算公式
1 导数的有理运算和复合运算法则
(1) (2)
(3) (4)
2 微分的有理运算和形式不变性
(1)
(2) , 不管是最终变量还是中间变量。
3 特殊函数求导法
(1) 反函数求导:,
(2)参数函数求导:, 。
(3)隐函数求导三大方法:直接求导、直接微分、公式法.
(4)变上限函数求导:设在上连续,则.
推广:
4 连环相乘的对数求导法:应用在形如的函数
两边取对数
从而
题型二:求显函数的导师
(1) 定义:讨论可导性、分段函数求导;求函数在一点的导数。
(2) 公式:四则、复合、对数.
例5 设, 求
例6 设, 求
例7 设, 求.
例8 设在连续, 且,令, 求.
例9 设,且在可导, 令,求。
题型三:隐函数和参数函数求导
隐函数求导有三种方法: 一般情形下求导和求微分的方法等价。但若只要求隐函数在某点的高阶导数(或导数)一般采取直接求导得到的关系, 不采取解出再求导的方法而采取直接对关系式求导的方法.
例10 函数由方程确定, 求.
例11 设可导函数由方程确定,其中可导函数,且, 求。
例12 设设可导函数由参数方程所确定, 求.
三 高阶导数
(1)在点处的导数称为在点处的二阶导数,记以。若
的阶导数的导数存在,称为的阶导数,记为或。
(2)运算法则:,
(3) 常见函数的高阶导数:,
题型四 求高阶导数
1 直接将函数写成常见函数的加减式, 然后利用常见函数的公式求解.
2 若函数为,利用莱布尼茨公式求解.
3 若只求某点的高阶导数, 利用泰勒公式
例13 设, 求.
例14 求函数在点的100阶导数.
§2 中值定理和导数的应用
一 微分中值定理
1洛尔定理: 设函数在闭区间上连续,在开区间内可导
, 则存在,使得。
2 拉格朗日定理:设函数在闭区间上连续,在开区间内可导, 则
存在,使得.
推论: 若在内可导,且,则在内为常数。
例 证明。
3 柯西中值定理:设函数和在闭区间内皆连续,在开区间内皆可导,且,则存在使得 。
二 泰勒定理(泰勒公式)
(1) Lagrange余项:设在包含的区间内有阶导数,在上有阶连续导数,则对,有公式
(2)皮亚诺余项: 设在处有阶导数,则有
注:上面展式称为以为中心的阶泰勒公式;时,也称为麦克劳林公式。
(3) ,,,和等的阶泰勒公式.
三 极值
1若对点,存在它的某一邻域, 使得其中,总有,称为函数的一个极大(小)值,称为极大(小)值点。
2 必要条件: 为极小值(驻点)或的不可导点.
3充分条件: 一阶判别法和二阶判别法
(1) 为可能极值点, 在和异号,左边小于0右边
大于0为极大值, 反之为极小值.
(2) 在处有二阶导数,且,,则当,
为极大值,为极大值点.
题型一:极值的判断与求解
1 若只知道函数的连续性, 利用极值的定义求解。
2 若已知函数可导, 先求可能的极值点, 然后再用充分条件判断。
注:极值的两个充分条件不能互相替代, 例如求隐函数的极值问题只能用二阶导数判别法。
例1 设在处连续,若, 问
(1) 当时, 是否存在?
(2) 是否为的极值点?
例2 设由方程确定, 求的极值点和极值。
例3 求函数的单调区间与极值。
四 最大值和最小值
1闭区间上最值
(1) 求出在内所有驻点,和不可导点;
(2) 计算;
(3) 比较上面的值,最大者就是最大值;其中最小者就是最小值.
2 开区间上最值
(1) 求出驻点,利用图表法划分单调区间;
(2) 作出草图, 求出最值.
例4求函数的最大值与最小值。
五 凹凸性与拐点
1若称是凸的,若则称是凹的。 曲线上凹与凸的分界点,称为曲线的拐点。
2 必要条件:或不存在。
充分条件:去心邻域二阶可导,在左右变号。
题型二:判断凹凸性和拐点
例5 设有二阶连续导数且,又, 则( )
(A) 是的极大值 (B) 是的极小值
(C) 是曲线的拐点
(D) 不是的极值, 不是曲线的拐点
例6设在连续, 且在内有二阶连续导数,
的图形如右, 则的驻点、极值点、拐点的个数为( )
(A) 4,4,4 (B) 4,4,3 (C) 4,3,4 (D) 5,4,4
六 渐进线
1 垂直渐近线:或。
2 有斜率的渐近线:或,
其中或
题型三 求渐近线方程
1 垂直渐进线: 先求可能点(定义域的端点)+ 定义判断
2 有斜率的渐近线:先求的情形, 再求的情形
例7 设, 求的渐近线。
例8 设,则具有渐近性的条数为 ( )
(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4
题型四 方程根的讨论
1 写出方程对应的函数。
2 求的驻点,利用图表法将函数分解成几个小的单调区间.
3 作草图, 分析各单调区间端点值(或极限值)的符号,得到根的个数
例9 试讨论方程的实根个数.
例10 试确定方程的实根个数.
题型四 中值定理的等式证明
情形一: 一个中值点、一阶导数
1 参数放在等式右边,左边为或的形式,直接利用拉格朗日或者柯西中值定理。
2 辅助函数法
注:特别要注意变上限函数的情形。
例11 证明:使得,
例12 设在连续,在可导,证明:使得
。
例13 在连续,在可导,,证明
使得
例14 在连续,在可导,且满足,证明
1) 存在;
2) 存在 ,。
例15 在连续,在可导, 且,证明:
使得
情形二 阶导数一个中值点
方法:多次利用洛尔定理。
例16 在上有三阶连续导数,,
证明:使得。
情形三 阶导数2个中值点
1三个点,用二次Lagrange中值定理. 本情况下的中值点必定是相异的。
2 将两个参变量分离在等式的两边,与形式作对比,确定,利用柯西中值定理即得.
例17 设在连续,在可导,证明:
使得。
例18 设在连续,在可导,证明
使得。
例19设在连续,在可导,且满足,证明
(1) 存在;
(2) 存在不同的点
题型五 不等式的证明
情形一: 不含中值点
方法1 参数放在等式右边,左边为或的形式,
直接利用拉格朗日或柯西中值定理.
例20 若,证明:.
例21 设,证明:。
方法2:辅助函数法
1 设置一个自变量,构造自变量的函数;
2 对函数求导,通过研究导数求最值,
(1) 具体而言,要么求出的根设法证明其中一个根为最值点;
要么证明或,得到单调性.
(2) 如果无法把研究清楚, 就通过研究得到的性质.
3 将最值和要证明的值做比较
例22 若,证明 。
例23 若,证明。
例24 证明:当时, 。
情形二: 含中值点或者
核心点:Lagrange中值定理和泰勒定理, 在导数和高阶导数信息最多的点展开.
例25 若在上二阶可导,,证明:
使得.
例26 若在上二阶连续可导,且, ,证明:
使得.
三 积分及其应用
§1 不定积分
一 不定积分的基本概念
1 定义:在区间上成立,则称为在区间的原函数。
在区间中的全体原函数称为在区间的不定积分,记为.
2 充分条件:若连续则必有原函数.
注:等函数有原函数但原函数不能用初等函数表示。
3 不定积分的性质
(1) (2)
(3) (4)
二 第一类类换元法
1 公式:设,又可导,则.
2 常用的凑微分
(1) (2)
(3) (4)
(5)
(6) , 特别的要记处。
例 求 ,
练习:
注:和很有用要记住。
二 第二类类换元法
1 公式:若可导、单调且则.
2 常见代换模式
(1) ,令,
(2) , 令,
(3) ,令,
(4) 或,令或
3 说明:第二类换元法并不局限于上面的代换模式, 其他类型的复杂
函数也可尝试此法.
例 求。
三 分部积分法
1 公式:设,均有连续的导数,则。
2 在选用分部积分法时,选取的顺序为三角、指、幂、有理、反对数、反三角。
例 求.
四 特殊函数的积分
1 有理函数积分
(1) 特型方法:除、拆。
(2) 一般情形下,低次问题才会用特型方法, 高次问题用第一类换元法。
例 求 和
2三角函数的积分
(1) 万能公式法:
(2) 一般情形下,式子比较简单才会用万能公式,其他用凑微分。
例 求.
题型一 求解不定积分
例1 求
例2 求。
例3 计算不定积分
例4 设,则
例5 求解 和
题型二 求分段函数的不定积分
1 在各段先求出不定积分
2 分界点的连续性(少数时候用到可导性),得到一系列方程并求解.
例6 设求的原函数.
§2 不定积分
一 定积分的基本概念
1 定义:。
特别的:或.
2 充分条件:函数在连续或函数在有界且仅有有限个间断点.
必要条件:函数有界
3 定积分的重要性质
(1) 。
(2).
(3) 若 则.特别的:
又有但两个函数不全相等,则.
(4)中值定理。 设在上连续,则存在使得
.
(5) 定积分是一个数
题型一 定积分的概念和基本性质
例1
例2 设为连续函数,且,求。
二 微积分基本定理
1 设在上连续,则.
推广: 。
注: 我们只能计算被积函数为的变上限函数的导数,若为必须通过提取或变量代换将积分函数化成只和有关的函数.
2 (N—L)在上可积,为一原函数,则.
3 不定积分与定积分的转换
(1) .
(2) (在单调,,);
(3).
注: 无论是哪一种换元在计算中一定要变换积分限。
题型二 关于变上限函数的求导
例3 设在连续且,求.
例4设在连续,又,求.
例5 设,求.
三 反常积分
1 无穷区间上的广义积分
(1)定义:. 若极限存在,则称广义积分是收敛的,它的值就是极限值;若极限不存在,则称广义积分是发散的。
(2) 其他类型:
(3)一个结论:
2 无界区间上的广义积分(瑕积分)
(1)定义:设在内连续,且,则称为的瑕点。定义。 若极限存在,则称广义积分收敛,且它的值就是极限值,若极限不存在,则称广义积分发散.
(2) 其他类型: ,为的瑕点
, 为的瑕点
(3)一个结论:
三 关于积分的其他
1原函数:奇原偶, 偶函数的原函数有且仅有一个为奇函数.
2 公式:
题型二 定积分和反常积分的计算
1 对称性和周期性
(1)对称性:,
(2)周期性:是周期为的函数。。
例6 ,则( )
(A); (B);
(C); (D).
例7设函数,
(1)当为正整数,且时,证明:;
(2)求.
练习:设
A 为正常数 B 为负常数 C 恒为0 D 不为常数
2 公式:三大积分方法
例8 求积分。.
例9 求。
3 特殊技巧
1)对直接不好积分的函数, 采用积分变量替换的方法,
一般情形下做替换时要注意积分区间不变。 常用的
替换为:等等。
2) 直接求解或者配对相加求解.
例10求。
例11 求
题型三 特殊函数定积分的计算
1 变上限函数
方法:变上限函数为分布积分法或二重积分交换积分次序的办法(推荐)。
例12 求.
练习: 。
2 分段函数
(1) 设分段函数,若要计算的积分,先进行变量代换变成
相关函数的积分.
(2) 分析分段函数各段的定义域,划分区域分段积分相加.
注: 本类问题中一个特例是绝对值函数和最值函数,对于这种情况先把它写成分段函数然后用上述方法求解.
例13 。
例14 求.
题型四 定积分的等式证明
1 积分的换元法:应用于不含中值点且被积函数不含导数的等式证明.
(1) 将等式的一边变量为, 另一半为. 若一端为, 另一端为
则令。
(2) 若函数无法得到换元,则比较被积函数的积分区间.
注:两个常见的代换:
例15 证明
练习:证明
例16 设,在区间上连续,为偶函数,且满足条件(为常数)。
(1)证明:;
(2)能利用(1)的结论计算
2 分部积分法:不含中值点, 被积函数含导数.
从含高阶导数的积分式开始用分部积分法,直到化到令一端。
例17 若在有二阶连续导数,证明:
。
练习:设在有二阶连续导数,,证明:
3 微分方法:不含中值点, 两边积分均可看做函数.
先证明导数相等,后证明值也相等。
4 中值定理:微分中值、积分中值和泰勒定理。
例18 在上二阶连续可导数且 证明:
(1)写出的带Lagrange余项的一阶麦克劳林展开式;
(2) 使得。
例19 在连续, 且,证明使得
。
题型五 定积分的不等式证明
1 积分的性质:比较性.
应用于比较简单的不等式证明,积分的上下限相同, 即.
例20 设在上连续, 且, 试证明:。
例21 比较与的大小。
2辅助函数法:容易设置辅助函数, 辅助函数容易求导.。
(1) 选择某个字母为自变量, 设置辅助函数
(2) 求导,确定最值或者单调性
(3) 比较取值范围和要证明的值的大小
例22当时,证明(为自然数)的最大值不超过。
例24 设在上连续,证明
练习:在连续且单调递增,证明:
。
3 中值定理:微分、积分中值和泰勒定理
应用在:含中值点、的问题等.
例25 设在有一阶连续导数且, 证明:
。
例26设在上有连续的二阶导数,且,
试证明: 。
补例:设在上有连续的一阶导数,且,试证:
,其中.
第三部分 定积分的应用
1微元法:要求,先考虑一个微小的区间,将部分量,
。
2 积分的几何应用
(1) 面积
(2) 体积 ;
(3) 弧长 (数学一、二)
旋转面的面积 (数学一二)
3 积分的物理应用(略)
例1 求由与确定的平面图形绕直线旋转而成的旋转体的体积。
例2 已知抛物线(其中)在第一象限内与直线相切,且此抛物线与轴所围成的平面图形的面积为,
(1)问和何值时,达最大值?
(2)求出此最大值.
例3 求曲线的全长。(数学一、二)
四 空间解析几何(数学一)
§1 基本概念
一 向量
1 定义:既有大小,又有方向的量, 称为向量。在本章中,向量一般写作.
2 对于平面(或空间)中任一向量,它与平面(或空间)的点一一对应,因此可用点
表示向量,即也写作,其中.
3向量的基本属性
(1) 向量的长度称为模长,显然它就等于点与原点的距离即。
(2) 向量与轴所称的角称为与的方向角,它的余弦值称为与方向余弦。其他类同。
(3)长度为1的向量称为单位向量,故而就是的单位向量。
注:单位向量的元素就是方向余弦
二 向量的运算
1负向量:大小相等但方向相反的向量,记为
2向量加减法:,平行四边形法则。
即。
3 数量积: ,.
位置:,意义: .
4 向量积: , 方向符合右手法则,×=。
位置: ,意义: 表示构成平行四边形的面积。
5 混合积: .
位置: 共面,意义: 表示构成平行六面体的体积。
三 平面方程和直线方程
1 直线方程: , 其中为方向向量。
平面方程: 。
2 位置关系的判断
(1) 设则
(a) (法向量共线但两平面不重合)
(b)
(c) 的夹角,
(2) 设则
(a) 即且不满足的方程;
(b)
(c) 的夹角,
3 距离
(1) 点线距: (2) 点面距:。
(3) 异面直线:
四 曲面方程和空间曲线方程
1 曲面:一般方程;参数方程 .
2 曲线: 一般方程 ;参数方程 。
3 常用二次曲面的方程及其图形
(1) 椭球面
(2)单叶双曲面 和双叶双曲面 (双曲面)。
(3)椭圆抛物面 和双曲抛物面 (抛物面)。
五 旋转和投影
1 旋转面的方程求解。
(1) 设一般点,得到平面上的点的坐标。
(2) 通过旋转面的特性(同一圆上的点到中心线距离相等),得到一般点 与平面点的关系,
2 平面上的投影
设曲线关于平面的投影柱面,则在平面上的投影曲线为同理,可得关于其他两个平面的投影曲线。
§2 基本题型
一 向量的相关习题
重点考核数量积、矢量积和混合积的直接计算公式和坐标计算公式。
例1 设(×)·=2,则[(+)×(+)]·(+)=________.
二 直线和平面的相关问题
求直线和平面方程先要求向量(方向或法)再找一个点,用点向式求解.
求直线和平面的位置关系,用矢量积判断是否垂直,或两个向量对应成比例判断
求直线和平面的距离用相关公式求解.
例2 过直线L1:且平行于直线L2:的平面方程是________.
例3 证明下列三个平面相交于一条线..
题型三 求旋转面和投影
例4 求由曲线绕y轴旋转一周得到的旋转面
例5 求曲线C:在xy平面上的投影曲线的方程.
五 常微分方程和差分方程
一 一阶微分方程
1 可分离:, 则.
2 齐次: ,令 则。
3 一阶线性方程
(1) 解的结构:为齐次线性方程的特解,则线性组合齐次线性通解. 若非齐次的特解,则是此非齐次线性方程的通解。
(2) 解的表述: 则
4伯努利方程 (数学一)
求解方法:令, 方程转化为一阶线性方程。
5 全微分方程 (数学一)
(1) 定义:.
(2) 解法:.
题型一: 求解一阶方程
(1) 定类型:将方程表示成,看其是否是可分离、齐次或者一阶线性。
(2) 是否全微分:验证是否成立.
(3) 若(1),(2)无法求解, 考虑置换应变量与自变量。
注:(3)一般用在分母复杂、分子简单的方程。
例1 求初值问题的解.
例2 设是的解,求此微分方程满足的特解.
例3 求解方程
例4 (1) 求微分方程的通解。
(2) 求微分方程
例5 已知函数在任意点x处的增量,且当时,是比较高阶的无穷小,,则( )
(A)2. (B). (C). (D).
例6设,其中,在内满足以下条件,,且,
(1)求所满足的一阶微分方程 (2)求出的表达式
二 二阶微分方程
1 二阶线性微分方程
(1) 二阶线性齐次微分方程:
二阶线性非齐次微分方程:
(2) 解的结构.
(a),为齐次线性方程的两特解,则也是解.
特别地,与线性无关时,则方程的通解为.
(b) ,为非齐次的解, 则是齐次方程的解.
(c) 若非齐次的特解,与为齐次方程线性无关的两个解,
则是此非齐次线性方程的通解。
(d)叠加原理:若是方程的一个解,是方程
的一个解,则是
的一个解.
注: 叠加原理就是将复杂的方程分解成一些列简单方程组.
2 常系数微分方程
(1) 齐次线性微分方程
特征根
线性无关二解
实根
实根
复根
(2)非齐次线性微分方程:
r与,的关系
特解y*的形式
r≠,r≠
r=,r≠
r=,r=
不是特征根
是特征根
3 可降阶的高阶微分方程(数学一、二)
方程类型
解法及解的表达式
通解
令,则,原方程一阶方程
令,把看作的函数,则把的表达式代入原方程,得一阶方程,
题型二: 求解二阶方程
(1) 定类型:常系数、可将阶
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