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第一讲第一讲 函数，极限，连续性函数，极限，连续性1、集合的概念 一般地我们把研究对象统称为元素，把一些元素组成的总体叫集合（简称集）。集合具有确定性（给定集合的元素必须是确定的）和互异性（给定集合中的元素是互不相同的）。比如“身材较高的人”不能构成集合，因为它的元素不是确定的。、全体非负整数组成的集合叫做非负整数集（或自然数集）。记作 N 、所有正整数组成的集合叫做正整数集，记作 N+。、全体整数组成的集合叫做整数集，记作 Z。、全体有理数组成的集合叫做有理数集，记作 Q。、全体实数组成的集合叫做实数集，记作 R。集合的表示方法集合的表示方法 、列举法：把集合的元素一一列举出来，并用“”括起来表示集合 、描述法：用集合所有元素的共同特征来表示集合集合间的基本关系集合间的基本关系 、子集：一般地，对于两个集合 A、B，如果集合 A 中的任意一个元素都是集合 B 的元素，我们就 说 A、B 有包含关系，称集合 A 为集合 B 的子集，记作 A B。、相等：如何集合 A 是集合 B 的子集，且集合 B 是集合 A 的子集，此时集合 A 中的元素与集合 B 中 的元素完全一样，因此集合 A 与集合 B 相等，记作 AB。、真子集：如何集合 A 是集合 B 的子集，但存在一个元素属于 B 但不属于 A，我们称集合 A 是集合 B 的真子集，记作A。、空集：我们把不含任何元素的集合叫做空集。记作，并规定，空集是任何集合的子集。、由上述集合之间的基本关系，可以得到下面的结论：、任何一个集合是它本身的子集。、对于集合 A、B、C，如果 A 是 B 的子集，B 是 C 的子集，则 A 是 C 的子集。、我们可以把相等的集合叫做“等集”，这样的话子集包括“真子集”和“等集”。集合的基本运算集合的基本运算 、并集：一般地，由所有属于集合 A 或属于集合 B 的元素组成的集合称为 A 与 B 的并集。记作 A B。（在求并集时，它们的公共元素在并集中只能出现一次。）即 ABx|xA，或 xB。、交集：一般地，由所有属于集合 A 且属于集合 B 的元素组成的集合称为 A 与 B 的交集。记作 A B。即 ABx|xA，且 xB。、全集：一般地，如果一个集合含有我们所研究问题中所涉及的所有元素，那么就称这个集合为全集。通常记作 U。、补集：对于一个集合 A，由全集 U 中不属于集合 A 的所有元素组成的集合称为集合 A 相对于全集 U 的补集。简称为集合 A 的补集，记作 CUA。即 CUAx|xU，且 x 不属于 A。、运算公式：交换律：AB=BA AB=BA 结合律：（AB)C=A(BC)(AB)C=A(BC）分配律：（AB)C=（AC）（BC)（AB)C=（AC）（BC)对偶律：CU（AB)=CUACUB CU（AB)=CUACUB集合中元素的个数集合中元素的个数 、有限集：我们把含有有限个元素的集合叫做有限集，含有无限个元素的集合叫做无限集。、用 card 来表示有限集中元素的个数。例如 Aa,b,c，则 card(A)=3。、一般地，对任意两个集合 A、B，有 card(A)+card(B)=card(AB)+card(AB)2、常量与变量 、变量的定义：我们在观察某一现象的过程时，常常会遇到各种不同的量，其中有的量在过程中不起变化，我们把其称之为常量；有的量在过程中是变化的，也就是可以取不同的数值，我们则把其 称 之为变量。、变量的表示：如果变量的变化是连续的，则常用区间来表示其变化范围。在数轴上来说，区间是指介于 某两点之间的线段上点的全体。以上我们所述的都是有限区间，除此之外，还有无限区间 a，+)：表示不小于 a 的实数的全体，也可记为：ax+；(-，b)：表示小于 b 的实数的全体，也可记为：-xb；(-，+)：表示全体实数，也可记为：-x+注：其中-和+，分别读作负无穷大和正无穷大,它们不是数,仅仅是记号。、邻域：设 与 是两个实数，且 0.满足不等式x-的实数 x 的全体称为点 的 邻域，点 称为此邻域的中心，称为此邻域的半径。3、函数 、函数的定义：如果当变量 x 在其变化范围内任意取定一个数值时，量 y 按照一定的法则 f 总有确 定的数值与它对应，则称 y 是 x 的函数。变量 x 的变化范围叫做这个函数的定义域。通 常 x 叫做自变量，y 叫做函数值（或因变量），变量 y 的变化范围叫做这个函数的值域。注：为了表明 y 是 x 的函数，我们用记号 y=f(x)、y=F(x)等等来表示。这里的字母f、F表示 y 与 x 之 间的对应法则即函数关系,它们是可以任意采用不同的字母来表示的。如果自变量在定义域内任取一个确 定的值时，函数只有一个确定的值和它对应，这种函数叫做单值函数，否则叫做多值函数。这里我们只 讨论单值函数。、函数相等 由函数的定义可知，一个函数的构成要素为：定义域、对应关系和值域。由于值域是由定义域和对应 关系决定的，所以，如果两个函数的定义域和对应关系完全一致，我们就称两个函数相等。3、函数的简单性态 、函数的有界性：如果对属于某一区间I 的所有 x 值总有f(x)M 成立，其中 M 是一个与 x 无关 的常数，那么我们就称 f(x)在区间 I 有界，否则便称无界。注：一个函数，如果在其整个定义域内有界，则称为有界函数。函数的有界性，单调性应与相关点集联系起来，离开了点集。这些概念是没有任何意义的。II 、函数的单调性：如果函数在定义域区间(a,b)内随着 x 增大而增大，即：对于(a,b)内任意两点 x1 及 x2，当 x1x2时，有，则称函数在区间(a,b)内是单调增加的。)()(21xfxf)(xf 如果函数在定义域区间(a,b)内随着 x 增大而减小，即：对于(a,b)内任意两点)(xfx1 及 x2，当 x1x2 时，有，则称函数在区间(a,b)内是单调减小的。)()(21xfxf)(xf 、函数的奇偶性 如果函数对于定义域内的任意 x 都满足，则叫做偶函数；如果函数对于)(xf)()(xfxf)(xf定义域内的任意 x 都满足，则叫做奇函数。)()(xfxf)(xf 注：偶函数的图形关于 y 轴对称，奇函数的图形关于原点对称。奇偶函数的定义域必关于原点对称。、函数的周期性 设的定义域为。若存在，对任意的，都使得，则)(xfI0TIx)()(ITxxfTxf称函数为周期函数，称为其周期。)(xfT注：我们说的周期函数的周期是指最小正周期。周期函数的定义域必是无限的点集，但也不能说是全体实数，如的定义域为（-，+）。xytan且k/2(k=0,1,2.)xA.奇函数+奇函数=奇函数 B.偶函数+偶函数=偶函数 C.奇函数偶函数=奇函数 D.奇函数奇函数=偶函数 E 偶函数偶函数=偶函数若以为最小正周期，则以为最小正周期)(xfT)(xf)0(T4、反函数、反函数的定义：若由函数得到，则称是的反函数，)(xfy)(yx)(yx)(xfy 为直接函数，反函数也可记为)(xfy)(1xfy注：xxffxff)()(11、反函数的存在定理：若在(a，b)上严格增(减)，其值域为 R，则它的反函数必然在 R 上确定，且严格增(减).例题：，其定义域为(-,+)，值域为0,+).对于 y 取定的非负值,可求得.若我2xy yx们不加条件，由 y 的值就不能唯一确定 x 的值，也就是在区间(-,+)上，函数不是严格增(减)，故其没有反函数。如果我们加上条件，要求 x0，则对 y0、x=就是在要求 x0 时的反函数。即是：函数在2xy 此要求下严格增(减).、反函数的性质：在同一坐标平面内，与的图形是关于直线 y=x 对称的。例题：函数与函数互为反函数，则它们的图形在同一直角坐标系中是关于直线xy2xy2log对称的。如右图所示：xy 5、复合函数 复合函数的定义：若 y 是 u 的函数：，而 u 又是 x 的函数：，且的函数)(ufy)(xu)(x 值的全部或部分在的定义域内，那么，y 通过 u 的联系也是 x 的函数，我们称后)(uf一 个 函数是由函数及复合而成的函数，简称复合函数，记作)(ufy)(xu，其中 u 叫做中间变量。)(ufy 注：并不是任意两个函数就能复合；复合函数还可以由更多函数构成。例题：函数与函数是不能复合成一个函数的因为对于的定义域(-,+)中的任何 x 值所对应的 u 值（都大 于或等于 2），使都没有定义。uyarcsin6、初等函数 、基本初等函数：我们最常用的有五种基本初等函数，分别是：指数函数、对数函数、幂函数、三 角函数及反三角函数。下面我们用表格来把它们总结一下：、初等函数：由基本初等函数与常数经过有限次的有理运算及有限次的函数复合所产生并且能用一 个解析式表出的函数称为初等函数.注：初等函数必须能用一个式子表示，不能用一个式子表示的函数不能称为初等函数，故分段函数一般不能 叫初等函数7、数列的极限 、数列的极限：设为一数列，如果存在常熟 a，对于任意给定的正数(不论其多么小)，总存在正nx整数，使得当时，不等式都成立，那么就称常数 a 是数列的极限，或者称数列收敛NNnaxnnx于 a，记为或axnnlim)(naxn 注：此定义中的正数 只有任意给定，不等式才能表达出与 a 无限接近的意思。且定义中的正整数 N 与任意 给定的正数 是有关的，它是随着 的给定而选定的。在利用数列极限定义证明某个数列是否存在极限 时，重要的是对于任意给定的正数，只要能够指出定义中所说的这种正整数 N 确实存在，但没有必 要去求最小的 N。如果知道小于某个量（这个量是 n 的一个函数），那么当这axn 个量小于时，当然也成立若令这个量小于来定出 N 比较方便的话，就可以采用这种方axn法。、数列的有界性：对于数列，若存在着正数 M，使得一切都满足不等式 M，则称数 列是有界的，若正数 M 不存在，则可说数列是无界的。、收敛数列的几个重要性质：A.极限的唯一性：如果数列收敛，那么它的极限唯一。（根据极限的定义用反证法证明）nx B.有界性：如果数列收敛，那么它一定有界。nx注：数列收敛是数列有界的充分非必要条件。即数列收敛，一定有界，但数列有界不一定收敛。例：数列 1，-1，1，-1，(-1)，是有界的，但它是发散的。C.保号性：如果且（或）那么存在正整数，当时，都有axnnlim0a0a0NNn（或0nx ）0nx 推论：如果数列从某项起有（或），且，那么（或nx0nx0nxaxnnlim0a ）0a 注：即使从某项起有（或），且，那么 a 不一定一定为，也有可能0nx0nxaxnnlim0a 。0a D.收敛数列与子数列的关系：如果数列收敛于 a，那么它的任一子数列也收敛，且极限是 a。nx 如果数列有俩个子数列收敛于不同的极限，那么数列是发nxnx 散的。.数列存在的充分必要条件：axnnlimaxxnnnn122limlim 其任一子数列的极限都为a 8、函数的极限 前面我们学习了数列的极限，已经知道数列可看作一类特殊的函数，即自变量取内的正整数，n若自变量不再限于正整数的顺序，而是连续变化的，就成了函数。下面我们来学习函数的极限.函数的极值有两种情况：a)：自变量无限增大；b)：自变量无限接近某一定点 x0下面我们结合着数列的极限来学习一下函数极限的概念!、函数的极限(分两种情况)a):自变量趋向无穷大时函数的极限 定义：设函数当大于某一正数时有定义，若存在常数，对于任意给定的正数(不论其多么)(xfxA小)，总存在着正数，使得当满足不等式时，对应的函数值都满足不等式XxXx)(xf，那么常数就叫做函数当时的极限，记作或 Axf)(A)(xfxAxfx)(limAxf)(（当）x注：时的极限定义只需要将以上定义中的改为（或）即可。)(xx)(xfXxXxXx 下面我们用表格把函数的极限与数列的极限对比一下：b):自变量趋向有限值时函数的极限 定义：设函数在点的某一去心邻域内有定义，若存在常数，对于任意给定的正数(不论其)(xf0 xA多么小)，总存在着正数，使得当满足不等式时，对应的函数值都满足不等式x00 xx)(xf，那么常数就叫做函数当时的极限，记作或 Axf)(A)(xf0 xx Axfxx)(lim0Axf)(（当）0 xx 注：在定义中只要求在去心邻域内不等式成立，不要求在点此不等式成立，意味着时以0 x0 xx)(xf为极限与在点是否有定义即使有定义函数值等于什么无关。A)(xf0 x自己参考数列极限引生函数的左右极限概念。注：时函数极限存在的充要条件：0 xx Axfxx)(lim0Axfxfxxxx)(lim)(lim00有些时候，我们要用此极限的定义来证明函数的极限为 A，其证明方法是怎样的呢？a):先任取 0；b):写出不等式；Axf)(c):解不等式能否得出去心邻域，若能；00 xxd):则对于任给的 0，总能找出，当时，成立，因此00 xx Axf)(Axfxx)(lim0 、函数的极限的性质 参考数列极限的重要性质：唯一性，局部有界性，局部保号性 、函数极限与数列极限的关系如果极限存在，为函数的定义域内任一收敛于的数列，且满足：，那么)(lim0 xfxxnx)(xf0 x0 xxn相应的函数值数列必收敛，且。)(xf)(lim)(lim00 xfxfxxnxn 9、无穷小与无穷大 无穷大量：设有函数，在 x=x0 的去心邻域内有定义，对于任意给定的正数N(一个任意大)(xfy 的数)，总可找到正数，当时，成立，则称函数当时为无穷大量。00 xxNxf)(0 xx 记为：（表示为无穷大量，实际它是没有极限的）)(lim0 xfxx 同样我们可以给出当 x时，无穷大的定义：设有函数，当 x 充分大时有定义，对于任意)(xfy 给定的正数N(一个任意大的数)，总可以找到正数M，当时，成立，则称函数当 x时MxNxf)(是无穷大量，记为：)(limxfx 无穷小量：以 0 为极限的变量叫无穷小量。（定义参照无穷大）注意：无穷大量与无穷小量都是一个变化不定的量，不是常量，只有 0 可作为无穷小量的唯一常量。无穷大量与无穷小量的区别是：前者无界，后者有界，前者发散，后者收敛于 0.无穷小的运算性质A.有限个无穷小的和也是无穷小B.有限个无穷小的乘积也是无穷小C.有界函数与无穷小的乘积是无穷小D.常数与无穷小的乘积是无穷小 极限与无穷小的关系：，其中是在与时自变量的同一变化AxfAxf)()(Axf)(趋势下的无穷小量。无穷小的比较：通过前面的学习我们已经知道，两个无穷小量的和、差及乘积仍旧是无穷小.那么两个无穷小量的商会是怎样的呢？好！接下来我们就来解决这个问题，这就是我们要学的两个无穷小量的比较。定义：设，都是时的无穷小量，且 在 x0 的去心邻域内不为零，a)：如果，则称是的高阶无穷小或 是 的低阶无穷小，记作；0lim0 xx)(ob)：如果，则称和是同阶无穷小；0lim0cxxc)：如果，则称和是等价无穷小，记作：(与等价)；1lim0 xxd)：如果，则称是关于的阶无穷小0,0lim0kckxxk注：a.无穷小比较中的和必须是在自变量相同变化趋势下的无穷小量.b.无穷小的比较只是定性的，即只有阶的高低之别，没有数量上的关系C.不是任何无穷小量都能比较其阶的高低如：当时，都是无穷小量，但不存在，不能比较其阶的x2sinxx21xxxxsinlimlim高低 等价无穷小的性质A.设，且存在，则.limlimlim注：这个性质表明：求两个无穷小之比的极限时，分子及分母都可用等价无穷小来代替，因此我们可以利用这个性质来简化求极限问题，但是做无穷小变换时必须分子或分母整体替换，不能分子或分母分项替换。B.与是等价无穷小的充分必要条件为：)(oC.常用的等价无穷小有：当时0 x 1)1(xx)1(logxaxaln1xcos1221x1xex 且xsinxtanxarcsinx)1ln(xxarctan1xlnx01 无穷大与无穷小的关系在自变量的同一变化过程中，如果是无穷大，则为无穷下；如果是无穷小且,)(xf)(1xf)(xf0)(xf则为无穷大。)(1xf10、函数极限的运算法则 、函数极限的运算规则若已知(或)时，0 xx xBxgAxf)(,)(则 BAxgxfxx)()(lim0 BAxgxfxx)()(lim0 ,(）BAxgxfxx)()(lim00B推论：如果存在，而为常数,则)(limxfc)(lim)(limxfcxcf 如果存在，而为正整数，则)(limxfnnnxfxf)(lim)(lim注：数列极限也有同样的运算性质。复合函数的极限的运算法则设函数是由函数与函数复合而成，在点的某去心领域内有)(xgfy)(xgu)(ufy)(xgf0 x定义，若，且存在，当时，有，则Aufuxguuxx)(lim,)(lim00000),(00 xUxo0)(uxg Aufxgfuuxx)(lim)(lim00 极限存在准则准则一：如果数列，满足下列条件nxnynzA.从某项起，即存在，当时，有Nn0nnnnnzxyB.azaynnnnlim,lim那么数列的极限存在，且nxaxnnlim注：此准则也就是夹逼准则.准则二：单调有界的函数必有极限.注：有极限的函数不一定单调有界两个准则都可以推广到函数的极限，但要注意使用的条件。、两个重要的极限 或1sinlim0 xxxexxx10)1(limexxx)11(lim注：我们要记住这两个重要的极限，在今后的解题中会经常用到它们。例题：求xxx)21(lim解答：令，则，因为2xttx2tx则222)11(lim)11(lim)21(limettxttttxx注：解此类型的题时，一定要注意代换后的变量的趋势，像时，若用 代换，则。xtx10t.关于极限的几个重要结论A.110limqqqnnKB.1limnna)0(aC.1limnnnD.（其中）mnmnbamnbxbxbaxaxammmnnnn LLL0lim001101100,000ba11、函数的一重要性质连续性 在自然界中有许多现象，如气温的变化，植物的生长等都是连续地变化着的.这种现象在函数关系上的反映，就是函数的连续性 在定义函数的连续性之前我们先来学习一个概念增量 设变量从它的一个初值变到终值，终值与初值的差就叫做变量 x 的增量，记为：即：x1x2x12xx x 增量 可正可负.12xxxx 我们再来看一个例子：函数在点的邻域内有定义，当自变量在领域内从变到)(xfy 0 xx0 xxx0时，函数相应地从变到，其对应的增量为：y)(0 xf)(0 xxf)()(00 xfxxfy这个关系式的几何解释如下图：现在我们可对连续性的概念这样描述：如果当趋向于零时，函数 y 对应的增量也趋向于零，即：xy，那么就称函数在点处连续。0lim0yx)(xfy 0 x 函数连续性的定义：设函数在点的某个邻域内有定义，如果有称函数在点)(xfy 0 x)()(lim00 xfxfxx)(xfy 处连续，且称为函数的的连续点.0 x0 x 下面我们结合着函数左、右极限的概念再来学习一下函数左、右连续的概念：设函数在区间(a,b内有定义，如果左极限存在且等于，即：，那么我们就称函数)(lim0 xfbx)(bf)()(lim0bfxfbx在点左连续.设函数在区间a,b)内有定义，如果右极限存在且等于，即：)(xfb)(xf)(lim0 xfax)(af，那末我们就称函数在点 右连续.)()(lim0afxfaxa 一个函数在开区间(a,b)内每点连续,则为在(a,b)连续，若又在 a 点右连续，b 点左连续，则在闭区间a，b连续，如果在整个定义域内连续，则称为连续函数。注：一个函数若在定义域内某一点左、右都连续，则称函数在此点连续，否则在此点不连续.注：连续函数图形是一条连续而不间断的曲线。通过上面的学习我们已经知道函数的连续性了，同时我们可以想到若函数在某一点要是不连续会出现什么情形呢？接着我们就来学习这个问题：函数的间断点函数的间断点 定义：我们把不满足函数连续性的点称之为间断点.它包括三种情形：a)：在无定义；)(xf0 xb)：在时无极限；0 xx c)：在时有极限但不等于；0 xx)(0 xf下面我们通过例题来学习一下间断点的类型：例 1：正切函数在处没有定义，所以点是函数的间断点，因xytan2x2xxytan，我们就称为函数的无穷间断点；xxtanlim22xxytan例 2：函数在点处没有定义；故当时，函数值在-1 与+1 之间变动无限多次，我xy1sin0 x0 x们就称点叫做函数的振荡间断点；0 x例 3：函数当 时，左极限，右极限，从0,10,00,1)(xxxxxxf0 x1)(lim0 xfx1)(lim0 xfx这我们可以看出函数左、右极限虽然都存在，但不相等，故函数在点是不存在极限。我们还可以发现0 x在点时，函数值产生跳跃现象，为此我们把这种间断点称为跳跃间断点；我们把上述三种间断点用几0 x何图形表示出来如下:例 4：函数在点没有定义，所以函数在点为不连续。但这里112xxy1x1x，如果补充定义：令时，则所给函数在成为连续。所以2)1(lim11lim121xxxxx1x2y1x称为该函数的可去间断点。1x间断点的分类 我们通常把间断点分成两类：如果是函数的间断点，且其左、右极限都存在，我们把称为0 x)(xf0 x函数的第一类间断点；不是第一类间断点的任何间断点，称为第二类间断点.第一类间断点中，左、右极限相等者称为可去间断点，不相等者称为跳跃间断点，无穷间断点和振荡间断点显然是第二类间断点。连续函数的性质及初等函数的连续性连续函数的性质a)：连续函数的和，差，积，商（分母的函数值不等于 0）是连续的b)：复合函数的连续性：若函数在点连续，函数在点连续，则复合函)(xu0 x)(ufy)(00 xu数在点连续；)(xfy0 xc)：反函数的连续性：若函数在区间上单调且连续，那么其反函数在相应的区间)(xfy I)(1xfy上表现相同的单调性且连续；初等函数的连续性 通过前面我们所学的概念和性质，我们可得出以下结论：基本初等函数在它们的定义域内都是连续的（基本初等函数包括幂函数，指数函数，对数函数，三角函数，反三角函数）；一切初等函数（基本初等函数经过有限次四则运算及有限次复合后所构成的函数类）在其定义区间内也都是连续的.注：初等函数在其定义域内不一定连续，如的定义域为，1cos)(xxf),2,1,0(2 kkx它在定义域内的任一点都不连续。初等函数只有其定义域构成区间，则其在定义区间内连续。闭区间上连续函数的性质A.定理 1（最值定理）：若函数在上连续，则它在上必有最大值和最小值。)(xfba,ba,B.定理 2（零点定理）：若函数在上连续，且与异号，那么在开区间内至少)(xfba,)(af)(bfba,有一点，使0)(fC.定理 3（介值定理）：若函数在上连续，且在这区间的端点取不同的函数值，)(xfba,Aaf)(，那么，对于与之间的任意一个数，在开区间内至少有一点，使得Bbf)(ABCba,Cf)(闭区间上的连续函数则是在其连续区间的左端点右连续，右端点左连续.对于闭区间上的连续函数有几条重要的性质，下面我们来学习一下：推论：在闭区间连续的函数必取得介于最大值与最小值之间的任何值。Mm第二讲第二讲 导数与微分导数与微分1、导数的概念 导数的定义：设函数在点的某一邻域内有定义，当自变量 在处有增量（点)(xfy 0 xx0 xx仍在该邻域内)时，相应地函数取得增量，若 与之比当xx0)()(00 xfxxfyyx 时极限存在，则称函数在点处可导，并称这个极限值为函数在点 处0 x)(xfy 0 x)(xfy 0 x的导数。记为：，即：)(0 xf 还可记为：，或 xxfxxfxyxfxx)()(limlim)(000000|xxy0|xxdxdy0|)(xxdxxdf 注：因变量增量与自变量增量之比是因变量在以和为端点的区间上的平均变化率。而xyy0 xxx0导数则是因变量在点处的变化率，它反映了因变量随自变量的变化而变化的快慢程度。)(0 xfy0 x 函数在点处存在导数简称函数在点 x0 处可导，否则不可导。若函数在区间内每一)(xf0 x)(xf),(ba点都可导，就称函数在区间内可导。这时函数对于区间内的每一个确定的)(xf),(ba)(xfy),(bax值，都对应着一个确定的导数，这就构成一个新的函数，我们就称这个函数为原来函数的导函数。)(xfy 记作，或y)(xfdxdydxxdf)(左、右导数：前面我们有了左、右极限的概念，导数是差商的极限，因此我们可以给出左、右导数的概念。若极限存在，我们就称它为函数在处的左导数。若极限存在，我们xyx0lim)(xfy 0 xx xyx0lim就称它为函数在处的右导数。)(xfy 0 xx 注：如果函数在开区间内可导。且及都存在，就说在闭区间上)(xf),(ba)(af)(bf)(xf,ba可导。注：函数在处的左右导数存在且相等是函数在处的可导的充分必要条件。)(xfy 0 x)(xfy 0 x 注：函数在点可导，不能保证函数在点的邻域内可导，如在处可导且0 x0 xQCxQxxxfu,0,)(20 x，但时它不可导。0)0(f0 x 导数的几何意义：函数在点处的导数在几何上表示曲线在点)(xfy 0 x)(0 xf)(xfy M处的切线的斜率，即，其中是切线的倾角。)(,(00 xfxtan)(0 xf 注：函数在某点处的导数为无穷大，即导数不存在，不代表在该点没有切线，可能在该点有垂)(xfy 直于轴的切线x 注：曲线在点处的切线方程为：)(xfy),(00yxM)(000 xxxfyy 法线方程为：)()(1000 xxxfyy 函数可导性与连续性的关系：如果函数在点处可导，则函数在该点必连续，但是一个函数在)(xfy x某点连续却不一定在该点可导。例：函数在区间内连续，但在处不可导。3)(xxfy),(0 x 函数的和、差、积、商求导法则如果函数及都在点具有导数。那么它们的和、差、积、商（除分母为零的点外）都在)(xuu)(xvv x点具有导数。且x（1）.);()()()(xvxuxvxu（2）.);()()()()()(xvxuxvxuxvxu（3）.);0)()()()()()()()(2xvxvxvxuxvxuxvxu注：函数的和、差、积、商、复合函数可导，不能保证它们各自可导。例：,时，QCxQxxfu,1,0)(QCxQxxgu,0,1)(都可导，但及在任一点都不可导。0)(,0)()(,1)()(xgfxgxfxgxf)(xf)(xg 复合函数的求导法则在学习此法则之前我们先来看一个例子!例：求)2(sin x解：由于，故xxcos)(sinxx2cos)2(sin这个解答是错误的，正确的解答应该如下：xxxxxxxx2cos2)(cossincos)(sin2)cossin2()2(sin发生错误的原因是是对自变量求导，而不是对求导。)2(sin xxx2下面我们给出复合函数的求导法则 复合函数的求导规则如果在点处可导，而在点可导，则复合函数在点可导，)(xgu x)(ufy)(xgu)(xgfy x且其导数为或（其中为中间变量）)()(xgufdxdydxdududydxdyu 反函数求导法则如果函数在区间内单调、可导且，则它的反函数在区间)(yfx yI0)(yf)(1xfy内也可导，且或),(|yxIyyfxxI)(1)(1yfxfdydxdxdy1上述结论可简单地说成：反函数的导数等于直接函数导数的倒数。例：求的导数。xyarcsin解：此函数的反函数为，故则：yxsinyxcos 2211sin11cos11xyyxy例：求的导数xyarctan解：此函数的反函数为，故则：yxtanyx2sec22211tan11sec11xyyxy 高阶导数我们知道，在物理学上变速直线运动的速度 v(t)是位置函数 s(t)对时间 t 的导数，即：，dtdsv 而加速度 a 又是速度 v 对时间 t 的变化率，即速度 v 对时间 t 的导数：，或)(dtdsdtddtdva。)(sa 这种导数的导数叫做 s 对 t 的二阶导数。下面我们给出它的数学定义：)(dtdsdtd定义：函数的导数仍然是 x 的函数.我们把的导数叫做函数)(xfy)(xfy)(xfy)(xfy 的二阶导数，记作或，即：或.相应地，把的导数y22dxyd)(yy)(22dxdydxddxyd)(xfy 叫做的一阶导数。类似地，二阶导数的导数，叫做三阶导数，三阶导数的导数，叫做)(xfy)(xfy 四阶导数，一般地导数的导数叫做 n 阶导数。)1(n二阶及二阶以上的导数统称高阶导数。由此可见，求高阶导数就是多次接连地求导，所以，在求高阶导数时可运用前面所学的求导方法。例：求对数函数的阶导数。)1ln(xyn解：4)4(32)1(321,)1(21,)1(1,11xyxyxyxy一般地，可得nnnxny)1()!1()1(1)(莱布尼茨（Leibniz)公式：kknnkknnvuCvu0)(隐函数及其求导法则 我们知道用解析法表示函数，可以有不同的形式.若函数 y 可以用含自变量 x 的算式表示，像，xysin 等，这样的函数叫显函数.前面我们所遇到的函数大多都是显函数.xy31 一般地，如果方程中，令 在某一区间内任取一值时，相应地总有满足此方程的值存在，0),(yxFxy则我们就说方程在该区间上确定了的隐函数.把一个隐函数化成显函数的形式，叫做隐函0),(yxFxy数的显化。注：有些隐函数并不是很容易化为显函数的 隐函数的求导 若已知，求时，一般按下列步骤进行求解：0),(yxFdxdya)：若方程，能化为的形式，则用前面我们所学的方法进行求导；0),(yxF)(xfy b)：若方程，不能化为的形式，则是方程两边对进行求导，并把看成的函0),(yxF)(xfy xyx数，用复合函数求导法则进行。)(xfy 例：已知，求122xyyxdxdy解：此方程不易显化，故运用隐函数求导法。两边对进行求导，xxyxyydxdyxyyyyxdxdxyyxdxd220)(220)1()(22 注：我们对隐函数两边对进行求导时，一定要把变量看成的函数，然后对其利用复合函数求导法则xyx进行求导。有些函数在求导数时，若对其直接求导有时很不方便，像对某些幂函数进行求导时，有没有一种比较直观的方法呢？下面我们再来学习一种求导的方法：对数求导法 对数求导法对数求导的法则：根据隐函数求导的方法，对某一函数先取函数的自然对数，然后在求导。注：此方法特别适用于幂函数的求导问题。例：已知，求)0(sinxxyxy解：此题若对其直接求导比较麻烦，我们可以先对其两边取自然对数，然后再把它看成隐函数进行求导，就比较简单些。如下 先取两边对数：，把其看成隐函数，再两边求导xxylnsinlnxxxxyysinlncos1因为，所以xxysin)ln(cos)sinln(cossinxsixxxxxxxxyyx 参数方程求导法一般地，若由参数方程确定与间的函数关系)()(tytxyx则根据复合函数的求导法则与反函数的求导法则有：)()(1ttdtdxdtdydxdtdtdydxdy上式也可写成dtdxdtdydxdy如果，还是二阶可导的，那么又可以得到函数的二阶导数公式)(tx)(ty)(1)()()()()()()()(2 22ttttttdxdtttdtddxdydxddxyd即)()()()()(3 22tttttdxyd例：计算由摆线的参数方程所确定的函数的二阶导数)cos1()sin(tayttax)(xyy 解：),2(2coscos1sin)cos1(sinZnntttttatadtdxdtdydxdy 2222)cos1(1)cos1(12sin211)2(costatatdtdxtdtddxyd),2(Znnt 函数的微分 学习函数的微分之前，我们先来分析一个具体问题：一块正方形金属薄片受温度变化的影响时，其边长由 x0 变到了 x0+x，则此薄片的面积改变了多少？解答：设此薄片的边长为，面积为,则是的函数：，薄片受温度变化的影响面积的改变量。xAAx20 xA 可以看成是当自变量从取的增量时，函数相应的增量，即：x0 xxAA。从上式我们可以看出，分成两部分，第一部分是202020)(2)(xxxxxxAAxx 02的线性函数，即下图中红色部分；第二部分即图中的黑色部分，x2)(x当 时，它是的高阶无穷小，表示为：0 xx)(xo 由此我们可以发现，如果边长变化的很小时，面积的改变量可以近似的用地一部分来代替。下面我们给出微分的数学定义：函数微分的定义：设函数在某区间内有定义，及在这区间内，若函数的增量可表示为0 xxx0，其中是不依赖于的常数，是的高阶无穷小，则称函数)(xoxAyAx)(xo x)(xfy 在点 可微的。叫做函数在点相应于自变量增量的微分，记作，即：0 xxA)(xfy 0 xxdy。xAdy 通过上面的学习我们知道：微分是自变量改变量的线性函数，与 的差是关于dyxdyy)(xo x的高阶无穷小量，我们把 称作的线性主部。于是我们又得出：当时，.导数的记dyy0 xdyy 号为：，现在我们可以发现，它不仅表示导数的记号，而且还可以表示两个微分的比值(把)(xfdxdy看成,即:定义自变量的增量等于自变量的微分)xdx由此我们得出：函数在点可微的充分必要条件是函数在点可导，且当在点可微)(xf0 x)(xf0 x)(xf0 x时，其微分一定是。xxfdy)(0 微分形式不变性设，则复合函数的微分为：，)(),(xuufy)(xfydxxufdxydyx)()(由于，故我们可以把复合函数的微分写成dudxx)(duufdy)(由此可见，无论是自变量还是中间变量，的微分总可以用与的乘积来表示，我u)(ufy dy)(ufdu们把这一性质称为微分形式不变性 微分的几何意义可微函数在点点的微分是当自变量取得增量时，曲线在点的切线的纵坐)(xfy 0 xxx)(xfy 0 x标的增量。基本初等函数的微分公式（自己归纳总结）常数和基本初等函数的导数公式（自己归纳总结）复合函数的微分法则就是前面我们学到的微分形式不变性，在此不再详述。