高等数学笔记第三天

导函数的形式:

      

       推导: 

                

       例题: 求: ,在 h-> 0 时的导数;

左极限,左导数等价;  右极限,右导数等价;

对于间断点处,必须用定义证明其导数。  

        例题: 求: 在x=1处的可导性。

二项展开式:

     

     排列组合计法:

           

    排列组合法的理解:

           

导函数的定义式:

       y',  f'(x)  或  dy/dx;

常见导函数公式:   

         1. (a^x)'  = a^x * ln a;      (logˇa x)' = 1/x* ln a ;

         2.sinx ' = cosx ,   cosx ' = -sinx , tanx ' = sec^2 x ,  注: 余割:csc x = 1/ sinx  ;   正割: sec x = 1/ cos x;  余切:cot x = 1/tanx; 

         3.sec x ' = tanx * sec x ;    csc x ' = - csc x*cot x;  cot x ' = - csc^2 x ;   

导数的几何意义:

     法线方程:   y - f(xˇ0) = - 1/f'(xˇ0) *(x-xˇ0);

     切线方程:  y- f(xˇ0)  = f'(xˇ0)* (x-xˇ0);

可导,连续,极限三者间的关系:

      函数在一点可导,则函数在该点  一定 连续;

      函数在一点连续,函数在该点不一定可导。 (如: y = |x|;)

       可导 ----->   连续----->  有极限;  连续 ----\---> 可导;   无极限 ----> 不连续 ----> 不可导;

函数的求导法则:

   *四则运算:

            1.(x +- y +- z )' = x' +-  y'  +- z'

            2.  (x*y*z)' =  x'yz + xy'z + xyz'

            3.(x/y)' =  ( x'y -xy' ) / y

  *反函数的求导法则:

            1.关于 y=x 对称 的两直线 斜率关系:   kˇ2 = 1/kˇ1;  ,即 f'(x) = 1/f'(y)   ;

                例子: y = arc sin x;   y = arc tan x;  (注意,函数的复合关系运算式:  sin( arc sin x )) = x );

               常见的三角函数的反函数求导结果:

                  1.弦类:       

                  2.切类:             

                  3.割类:待定...

  *复合函数求导法则:

            ,  链式法则;

            关键点:   1.弄清复合层次;

                             2.从外向内相乘;

                             3.不漏掉任何一层;

    *抽象函数求导法则:

            1.注意:  [f(sinx)] '  =/= f'(sinx), 它们选定的参数不同, 前者是以 x, 而后者 的sinx 相当于  x。变为了一个形参。

            2.注意: 抽象函数的求导,可近似看成简单函数求导。

    *高阶倒数的求导法则:

            

          高阶导的物理意义: 一阶导: 速度;   二阶导: 加速度;

          常见函数的高阶导公式:

               1.多项式的高阶导: y= a0 * x^n + a1* x^(n-1) +....+ an* x^0 ;

                        若n在定义的 项 数 区间内:  

                        若n 不在 定义的 项数 区间内: 

               2.指数的高阶导: 

                        

               3.正弦函数的高阶导:

                         

               4.复合函数的高阶导(2阶): y = f( ln x)

                                             ,注意 : 对 复合一阶导 求 导的情况:(y')'  = [ f'(ln x) ]' = f''(lnx)*1/x, 之所以会这样,是因为求导的时候,参照的是因变量,此时的因变量为: x。        

               5.乘积的高阶导:

                     

隐函数:

      定义:由二元方程确定的式子。

      属性:

                任意一个显函数都可以转化为隐函数;

                隐函数 不一定 都能 转化为 显函数;

      *隐函数的求导法则:

              将式子中的  y 看成  y(x)求导,即  y' = y' ;   eg:   ( ln y )' = y'/y;  (理解: 显示函数中,有:  x' = 1)。

             1.取对数法;  2: 取指数法;   (说明,主要是针对 幂 指 函数);

      *由参数方程确定的曲线求导法则:

             由链式法则,和 反函数求导法则,可推导出: 

                      二阶的情况(全局都是以 t 作为因变量):  

                      三阶的情况(全局都是以 t 作为因变量): 

微分:

    定义: y = f(x), ∆y = f(x + ∆x) - f(x), 可表示成: ∆y = A ∆x + O(∆x).其中A 为 不依赖于 ∆x 的常数。

                此时,称: 函数 y = f(x) 在 点x 可微。

                而 A∆x 叫做 y = f(x)  的微分,记住: dy; 

   可微与 可导的关系:

        可微 《===》 可导, 且: dy = f'(x) * ∆x ; 

        dy = f'(x)dx , f'(x) = dy/dx,导数实质就是微分之商。

   微分的几何意义:

        切线的纵坐标增量的变动情况;

        当 ∆x --> 0时,∆x ~= dy, 则 f(x) ~=  f(x0) + f'(x0)(x-x0)。  它的意义是,将曲线上的点代入直线研究其性质。 

   微分的运算法则:

        1.四则运算同导数;

        2.复合函数的不变性:

             dy = df[g(x)] = f'[g(x)]*dg(x) = f'[g(x)]*g'(x)*d(x), 可见,它是从 外层 至 内层依次求微分,直至求到 dx。

        3.隐函数运算法则:

              复合函数的中间不变性。 即 x 与 y 的地位平等,不需将 y 看成 x 的函数;

        4.凑微分法则: 

               待定;

        5.函数值的近似运算公式: f(x) ~= f(x0) + f'(x0)(x - x0);   

              eg: f(x) ~= f(0) + f'(0)x;   注意,这里的函数值,是任意值。        

    微分中值定理:

         1.费马定理: 若f(x) 在x=x0处可导,且为极值点, 则其导数: f'(x0) = 0;

         2.罗尔定理:

                 y = f(x) 在 [a,b]连续,在(a,b)可导,称: f(x)在[a,b]平滑;

                 当f(a) = f(b) 即函数等高时,则

                 在(a,b)内,至少存在一点: ξ,使得 f ' (ξ) = 0;

          驻点: 可导函数的每两个零点之间,存在的一个导数为零的点;

          拐点:一阶导数的每两个零点之间 ,存在的一个二阶导数为零的点;

          零点定理的前提: 函数必须连续;

          使用场景: 

                   1.题目中出现: f'( ξ)时候,可考虑。

                   2.证明方程的零点存在。(方法有: 零点定理; 罗尔定理,其关键是找 辅助函数;)

      拉格朗日中值定理:

           定义: 若 y = f(x) 满足:(1)在[a,b]上连续;  (2):在(a,b)内可导;

                       则至少存在一点  ξ ∈(a,b),使 f(b) - f(a) = f'(ξ)(b -a ),即

                       [ f(b) - f(a) ] /( b - a ) = f'(ξ): 其解释为:存在一点ξ,使得 a,b 两点割线斜率 = 点ξ 的 切线斜率;

            有限增量公式: ∆y = f ' (x +  θ*∆x) * ∆x ,(0<θ<1) , ( 函数值的近似计算公式:∆y ~= f'(x0) * ∆x)

             定理:

                  在一个区间上导数恒等的两个函数只相差一个常数;

               应用例题:

                  (1)不等式证明:|f'(x)| ≤ M  =>  |f(x) - f(y)|  ≤ M|x-y|

                  (2)证明恒等式 为常值函数;

       柯西中值定理:

            定义: 设函数 f(x) 和 F(x)在 [a,b]连续,在(a,b)可导,则有:[ F(b) - F(a)] *f ' (ξ) = [f(b) - f(a) ]* F ' (ξ)。

                      且F '(x) ≠0时,存在 ξ∈(a,b),St 

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