Skip to content

数学基础

定义量与量之间的关系

其中自变量是, 因变量是.

函数在处的取得的函数值 .

显函数

自变量和因变量有明确的对应关系.

隐函数

没有给出自变量和因变量的对应关系.

分段函数

反函数

奇偶性:

  • 偶函数: 关于 y 轴对称.
  • 奇函数: 关于原点对称.

周期性:

单调性:

  • 单调递增
  • 单调递减

函数在点的某个邻域内有定义,如果自变量的改变量趋近于零时,相应函数的该变量也趋近与零,则称 在点处连续。

函数处连续,需要的条件:

  1. 函数在该点处有定义
  2. 函数在该点处极限存在
  3. 极限值等于函数值

函数在点处不连续,则称为函数的间断点。

三种情况的间断点:

  1. 函数在点处没有定义。
  2. 极限不存在
  3. 满足前面两点,但是

时,的左右极限存在,则称的第一类间断点,否则为第二类间断点。

条约间断点: 均存在,但不相等。

可去间断点:存在但不等于.

如果函数存在极限

则称此极限为函数在点处的导数

导数的数学表示

复合函数求导

函数在点的某个邻域内有定义,固定,则一元函数在点处可导,则极限 ,则为函数在点处关于自变量的偏导数。

记作

如果函数的增量,与这两点距离的比例存在,则称此为在点沿者的方向导数。

如果函数在点是可微分的,那么在改点沿任意方向的方向导数都存在。

轴到的角度

在平面域内具有连续的一阶偏导数,对于其中每一个点都有向量, 则称为函数在点的梯度。

符号表示:

  • 无限增大时;
  • 无限增大时;
  • 无限减小时;
  • 的左右两侧无限接近于时;
  • 的右侧无限接近于时;
  • 的左侧无限接近于时;

按照一定次数排列的一列数

, 其中叫做通项.

对于数列如果无限增大时,其通项无限接近于常数, 则称该数列以为极限或数列收敛于,否则称数列发散.

示例

函数在的邻域内有定义

左右极限 : 函数在左半邻域和右半邻域都有定义

的充要条件是

图像

y x 0 1 2 3 4 5 -3 -2 -1 0 1 2 3

由图像可观察到

无穷小: 以零为极限(不是一个数, 是相对于变换过程的)

  • , 则时的无穷小
  • , 则时的无穷小

基本性质

  1. 有限个无穷小的代数和仍是无穷小
  2. 有限个无穷小的积仍是无穷小
  3. 有界变量与无穷小的积仍是无穷小
  4. 无限个无穷小之和不一定是无穷小
  5. 无穷小的商不一定是无穷小

极限与无穷小的关系: 的充要条件 其中时的无穷小

无穷大与无穷小的关系: 在自变量的同一变换过程中,如果为无穷大,那么为无穷小

无穷小的比较(都是时的无穷小):

  • : 是比高阶无穷小
  • : 是比低阶无穷小
  • : 是比同阶无穷小
  • 微分: 研究瞬时变化
  • 积分: 研究连续累积

当自变量发生极小变化时,函数如何响应?

几何含义

  • 导数 = 切线斜率
  • 导数大 变化快
  • 导数为 0 可能极值点

无数个“极小量”加起来,总共是多少?

线

第一基本定理: 累积的变化率 = 原函数

第二基本定理: 面积不用加无穷多项,直接算端点差

积分中值定理

设函数 在闭区间 上连续,则存在至少一个点 ,使得

连续函数在区间内,至少有一个点的函数值 = 平均值

微分中值定理(拉格朗日中值定理)

设函数 在闭区间 上连续,在开区间上可导,则存在至少一个点 ,使得

总能找到一个点,其切线斜率等于整体平均斜率

使用简单多项式代替复杂函数

在值越接近误差越小

y x 0 1 2 3 4 5 -3 -2 -1 0 1 2 3

时, 离 0 越小,误差越小