考研数学公式大全

高等数学公式
导数公式：
基本积分表：
三角函数的有理式积分： 2
2
2
2
122
11cos 12sin u
du dx x tg u u
u x u
u x +=
=+-=+=
，　，　，　
a
x x a a a ctgx x x tgx x x x ctgx x tgx a x
x
ln 1)(log
ln )(csc )(csc sec )(sec csc )(sec )(2
2
=
'='⋅-='⋅='-='='2
2
22
11)(11)(11)(arccos 11)(arcsin x
arcctgx x
arctgx x
x x
x +-
='+=
'--='-='⎰
⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰+±+
=±+=+=+=
+-=⋅+=⋅+-==
+==C
a x x a
x dx C
shx chxdx C chx shxdx C
a
a
dx a
C x ctgxdx x C x dx tgx x C
ctgx xdx x
dx
C tgx xdx x dx
x
x
)ln(ln csc csc sec sec csc
sin
sec cos 2
2
2
2
2
2
2
2
C
a
x x
a dx
C
x a x a a
x a dx C a x a x a a x dx C a
x arctg a x a dx
C
ctgx x xdx C
tgx x xdx C
x ctgxdx C x tgxdx +=-+-+=
-++-=-+=++-=++=+=+-=⎰
⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰arcsin ln
21ln 21
1csc ln csc sec ln sec sin ln cos ln 2
2
2
22
22
2
⎰
⎰⎰⎰⎰++
-=
-+-+--=-+++++=+-=
==
-C
a x a
x a x dx x a C
a x x a a x x dx a x C a x x a a x x dx a x I n n xdx xdx I n n
n
n arcsin
2
2
ln 2
2)ln(2
21cos sin
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
22
2
2
2
2
0π
π
一些初等函数： 两个重要极限：
三角函数公式： ·诱导公式：
·和差角公式： ·和差化积公式：
2
sin
2
sin
2cos cos 2
cos 2
cos 2cos cos 2
sin
2
cos
2sin sin 2
cos 2
sin 2sin sin βαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβα-+=--+=+-+=--+=+α
ββαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβαctg ctg ctg ctg ctg tg tg tg tg tg ±⋅=
±⋅±=
±=±±=±1)(1)(sin sin cos cos )cos(sin cos cos sin )sin( x
x arthx x x archx x x arshx e
e e e chx
shx thx e
e chx e
e shx x
x
x x x
x
x
x
-+=
-+±=++=+-=
=+=-=----11ln 21)
1ln(1ln(:2:2:2
2）双曲正切双曲余弦双曲正弦...
590457182818284
.2)11(lim 1
sin lim
==+
=∞
→→e x
x x x
x x
·倍角公式：
·半角公式：
α
αα
αα
αα
α
αααα
αα
α
α
α
α
cos 1sin sin cos 1cos 1cos 12
cos 1sin sin cos 1cos 1cos 12
2cos 12
cos 2cos 12
sin -=
+=
-+±=+=-=+-±
=+±
=-±=ctg
tg
·正弦定理：R C
c
B
b A
a 2sin sin sin ==
=
·余弦定理：C ab b a c cos 22
2
2
-+=
·反三角函数性质：arcctgx arctgx x x -=
-=
2
arccos 2
arcsin π
π
高阶导数公式——莱布尼兹（Leibniz ）公式：
)
()
()
()
2()
1()
(0
)
()
()
(!
)
1()1(!
2)1()(n k k n n n n n
k k k n k n
n uv
v
u
k k n n n v u
n n v nu
v u
v
u
C
uv +++--+
+''-+
'+==
---=-∑
中值定理与导数应用：
拉格朗日中值定理。

时，柯西中值定理就是
当柯西中值定理：
拉格朗日中值定理：x x F f a F b F a f b f a b f a f b f =''=---'=-)(F )
()()
()()()()
)(()()(ξξξ
曲率： .
1;
0.)
1(lim
M s M M :.,13
2
2
a
K a K y y ds
d s
K M M s
K tg y dx y ds s =
='+''==∆∆='∆'∆∆∆=
=''+=→∆的圆：半径为直线：点的曲率：弧长。

：化量；点，切线斜率的倾角变
点到从平均曲率：其中弧微分公式：ααααα
α
ααααααααα233
3
3133cos 3cos 43cos sin 4sin 33sin tg tg tg tg --=
-=-=α
ααααααααααα
αα22
2
2
2
2
122212sin cos sin 211cos 22cos cos sin 22sin tg tg tg ctg ctg ctg -=
-=-=-=-==
定积分的近似计算：
⎰⎰⎰----+++++++++-≈
++++-≈
+++-≈
b
a
n n n b
a
n n b
a n y y y y y y y y n
a b x f y y y y n a b x f y y y n
a b x f )]
(4)(2)[(3)(])(21
[)()
()(1312420110110 抛物线法：梯形法：矩形法：
定积分应用相关公式：
⎰
⎰--=
=⋅=⋅=b
a
b
a
dt
t f a
b dx
x f a
b y k r
m m k
F A p F s F W )(1)(1
,2
2
21均方根：
函数的平均值：为引力系数引力：水压力：功：
空间解析几何和向量代数：。

代表平行六面体的体积
为锐角时，
向量的混合积：例：线速度：两向量之间的夹角：
是一个数量轴的夹角。

与是向量在轴上的投影：
点的距离：空间ααθθθϕϕ,cos )(][.
.sin ,cos ,
,cos Pr Pr )(Pr ,cos Pr )
()()(22
2
2
2
2
2
21212
122122122
1c b a c c c b b b a a a c b a c b a r w v b a c b b b a a a k
j i b a c b b b a a a b a b a b a b a b a b a b a b a a j a j a a j u AB AB j z z y y x x M
M d z
y
x
z y x
z y x
z
y
x
z y x
z
y x z y x z
z y y x x z z y y x x u u
⋅⨯==⋅⨯=⨯=⋅==⨯=++⋅++++=++=⋅=⋅+=+=-+-+-=
=
（马鞍面）双叶双曲面：
单叶双曲面：、双曲面：同号）
（、抛物面：、椭球面：二次曲面：参数方程：其中空间直线的方程：
面的距离：
平面外任意一点到该平、截距世方程：
、一般方程：，其中、点法式：
平面的方程：1
1
3,,2221
1};,,{,1
302),,(},,,{0)()()(12
22
22
22222222
2
2
22
2220000002
2
2
0000000000=+
-
=-+=+
=+
+⎪⎩
⎪
⎨⎧+=+=+===-=-=-+++++=
=++=+++==-+-+-c
z b
y a
x c z b y a x q p z q
y
p x c
z b
y a
x pt
z z nt y y mt
x x p n m s t p z z n y y m x x C
B A D
Cz By Ax d c z b y a x D Cz By Ax z y x M C B A n z z C y y B x x A
多元函数微分法及应用 z
y z x y x y x y x y x F F y z
F F x z z y x F dx dy
F F y F F x dx y d F F dx dy y x F dy y v dx x v dv dy y
u dx x u du y x v v y x u u x v
v z x u u z x z y x v y x u f z t v
v z t u u z dt dz t v t u f z y y x f x y x f dz z dz
z u dy y u dx x u du dy y
z dx x z dz -
=∂∂-=∂∂=⋅
-∂∂-∂∂=-==∂∂+
∂∂=
∂∂+
∂∂=
==∂∂⋅
∂∂+∂∂⋅∂∂=∂∂=∂∂⋅∂∂+∂∂⋅∂∂==∆+∆=≈∆∂∂+
∂∂+
∂∂=
∂∂+
∂∂=
， ，　隐函数＋， ， 隐函数隐函数的求导公式：
时，，当
：
多元复合函数的求导法
全微分的近似计算： 全微分：0),,()()(0),(),(),()],(),,([)](),([),(),(22
)
,(),(1),(),(1),(),(1),(),(1),()
,(0
),,,(0),,,(y u G F J y v v y G F J y
u x u G F J x v v x G F J x u G G F F v
G u G v F u
F
v u G F J v u y x G v u y x F v
u v u
∂∂⋅-=∂∂∂∂⋅-
=∂∂∂∂⋅-=∂∂∂∂⋅-=∂∂=∂∂∂∂∂∂∂∂=∂∂=⎩⎨⎧== 隐函数方程组：
微分法在几何上的应用：
)
,,()
,,()
,,(30))(,,())(,,())(,,(2)},,(),,,(),,,({1),,(0),,(}
,,{,0),,(0
),,(0
))(())(())(()()()(),,()
()()
(0000
0000
0000
000000000000000000000000000000000000000z y x F z z z y x F y y z y x F x x z z z y x F y y z y x F x x z y x F z y x F z y x F z y x F n z y x M z y x F G
G F F G G F F G G F F T z y x G z y x F z z t y y t x x t M t z z t y y t x x z y x M t z t y t x z y x z y x z y x y
x y x
x z x
z
z y z
y -=
-=
-=-+-+-==⎪⎩
⎪⎨
⎧====-'+-'+-''-=
'-='-⎪⎩⎪
⎨⎧===、过此点的法线方程：
：、过此点的切平面方程、过此点的法向量：，则：
上一点曲面则切向量若空间曲线方程为：
处的法平面方程：在点处的切线方程：在点空间曲线
ωψϕωψϕωψϕ方向导数与梯度：
上的投影。

在是单位向量。

方向上的，为，其中：它与方向导数的关系是的梯度：在一点函数的转角。

轴到方向为其中的方向导数为：
沿任一方向在一点函数l y x f l
f
l j i e e y x f l
f j y
f i x f y x f y x p y x f z l x y f x f l f l y x p y x f z ),(grad sin cos ),(grad ),(grad ),(),(sin cos ),(),(∂∂∴⋅+⋅=⋅=∂∂∂∂+∂∂==∂∂+
∂∂=∂∂=
ϕϕϕϕ
ϕ
多元函数的极值及其求法： ⎪⎪⎪⎩
⎪⎪
⎪⎨⎧=-<-⎩⎨⎧><>-===== 不确定时值时， 无极
为极小值为极大值时，
则： ，令：设,00),(,0),(,00),(,),(,),(0),(),(2200002
0000000000B AC B AC y x A y x A B AC C y x f B y x f A y x f y x f y x f yy xy xx y x
重积分及其应用：
⎰⎰⎰⎰
⎰⎰
⎰⎰
⎰⎰
⎰⎰⎰⎰
⎰⎰⎰⎰⎰⎰
⎰⎰
⎰⎰
++-=++=++==>=
=
=
=
=
=
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫
⎝⎛∂∂+=
==
'
D
z D
y D
x z y x D
y D
x D
D y
D
x
D D D
a y x xd y x fa F a y x yd y x f F a y x xd y x f
F F F F F a a M z xoy d y x x I y d y x y I x d y x d y x y M
M y d y x d y x x M
M x dxdy
y z x z A y x f z rdrd r r f dxdy y x f 2
3
2
2223
2
2
2
23
2
2
2
2
2
D
2
2
)(),()(),()(),(},,{)0(),,0,0(),(,),(),(),(,),(),(1),()sin ,cos (),(σ
ρσ
ρσ
ρσ
ρσρσ
ρσ
ρσ
ρσ
ρθ
θθ， ， ，其中：
的引力：轴上质点平面）对平面薄片（位于轴 对于轴对于平面薄片的转动惯量： 平面薄片的重心：的面积曲面
柱面坐标和球面坐标：
⎰⎰⎰
⎰⎰⎰
⎰⎰⎰
⎰⎰⎰
⎰⎰⎰
⎰⎰⎰
⎰⎰⎰
⎰⎰⎰⎰⎰⎰
⎰⎰⎰
⎰⎰⎰⎰⎰⎰
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
ΩΩ
+=
+=
+=
=
==
=
==
=
=⋅⋅⋅=⎪⎩
⎪⎨⎧=====
⎪⎩⎪
⎨⎧===dv
y x I dv z x I dv z y I dv
x M dv z M
z dv y M
y dv x M
x dr
r r F d d d drd r r F dxdydz z y x f d drd r dr d r rd dv r z r y r x z r r f z r F dz rdrd z r F dxdydz z y x f z
z r y r x z y x r ρρρρρρρϕθϕϕ
θθϕϕθϕθ
ϕϕθϕϕϕθϕθϕθθθθθθθ
π
πθϕ)()()(1,1,1sin ),,(sin ),,(),,(sin sin cos sin sin cos sin )
,sin ,cos (),,(,
),,(),,(,sin cos 2
2
2
2
2
220
)
,(0
2
2
2
， ， 转动惯量：
， 其中 重心：， 球面坐标：其中： 柱面坐标：
曲线积分：
⎩⎨
⎧==<'+'=
≤≤⎩⎨⎧==⎰
⎰
)
()()()()](),([),(),(,)
()
(),(2
2t y t x dt t t t t f ds y x f t t y t x L L y x f L
ϕβαψϕψϕβαψϕβ
α
特殊情况： 则：
的参数方程为：上连续，在设长的曲线积分）：
第一类曲线积分（对弧。

，通常设
的全微分，其中：
才是二元函数
时，＝在：
二元函数的全微分求积注意方向相反！减去对此奇点的积分，，应。

注意奇点，如＝
，且
内具有一阶连续偏导数在，、是一个单连通区域；
、无关的条件：
平面上曲线积分与路径的面积：时，得到，即：当格林公式：格林公式：的方向角。

上积分起止点处切向量分别为
和，其中系：两类曲线积分之间的关，则：的参数方程为
设标的曲线积分）：
第二类曲线积分（对坐0),(),(),(),(·)0,0(),(),(21·2
1
2,)(
)(
)cos cos ()}()](),([)()](),([{),(),()()
(00)
,()
,(00==+=
+∂∂∂∂∂∂∂∂-=
=
=∂∂-∂∂=-=+=
∂∂-
∂∂+=
∂∂-
∂∂+=
+'+'=+⎩
⎨
⎧==⎰⎰⎰
⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰y x dy y x Q dx y x P y x u y x u Qdy Pdx y
P x Q y
P x
Q G y x Q y x P G ydx
xdy dxdy A D y P
x Q x Q y P Qdy
Pdx
dxdy y
P x
Q Qdy Pdx dxdy y
P x
Q L ds Q P Qdy Pdx dt
t t t Q t t t P dy y x Q dx y x P t y t x L y x y x D
L
D
L
D
L
L
L
L
βαβα
ψψϕϕψϕψϕβ
α
曲面积分： ⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰
⎰⎰
∑
∑
∑
∑
∑
∑
∑++=
++±=±=±=++++=
ds
R Q P Rdxdy Qdzdx Pdydz dzdx z x z y x Q dzdx
z y x Q dydz z y z y x P dydz
z y x P dxdy y x z y x R dxdy
z y x R dxdy z y x R dzdx z y x Q dydz
z y x P dxdy
y x z y x z y x z y x f ds z y x f zx
yz
xy
xy
D D D D y x )cos cos cos (]),,(,[),,(],),,([),,()],(,,[),,(),,(),,(),,(),(),(1)],(,,[),,(2
2γβα
系：两类曲面积分之间的关
号。

，取曲面的右侧时取正
号；，取曲面的前侧时取正
号；
，取曲面的上侧时取正，其中：
对坐标的曲面积分：
对面积的曲面积分：
高斯公式：
⎰⎰⎰
⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰
⎰⎰Ω
∑
∑
∑
∑
∑
Ω
∑
=
++==⋅<∂∂+∂∂+∂∂=++=
++=
∂∂+
∂∂+
∂∂ds
A
dv A ds R Q P ds A ds n A z
R
y Q x P ds
R Q P Rdxdy Qdzdx Pdydz
dv z
R y
Q x
P n
n
div )cos cos cos (...
,0div ,div )cos cos cos ()(
成：因此，高斯公式又可写
，
通量：则为消失的流体质量，若
即：单位体积内所产生散度：—通量与散度：
—高斯公式的物理意义γβαννγβα
斯托克斯公式——曲线积分与曲面积分的关系：
⎰⎰
⎰⎰
⎰⎰
⎰⎰
⎰Γ
Γ
∑
∑
∑
Γ
⋅=
++Γ∂∂∂∂∂∂=
∂∂=∂∂∂∂=∂∂∂∂=
∂∂∂∂∂∂∂∂=
∂∂∂∂∂∂++=∂∂-
∂∂+∂∂-
∂∂+∂∂-
∂∂ds
t A Rdz Qdy Pdx A R
Q
P
z y x A y
P x Q x R z P z Q
y
R R
Q
P
z y x R Q
P
z y x dxdy dzdx dydz Rdz Qdy Pdx
dxdy y
P x
Q dzdx x
R z
P dydz z
Q y
R
的环流量：沿有向闭曲线
向量场旋度：，　，　关的条件：空间曲线积分与路径无
上式左端又可写成：
k j i rot cos cos cos )()(
)(
γβα
常数项级数：
是发散的
调和级数：等差数列：等比数列：n
n n n q
q
q q q n
n 1312112
)1(3211111
2
+
+++
+=++++--=
++++-
级数审敛法：
散。

存在，则收敛；否则发
、定义法：
时，不确定
时，级数发散
时，级数收敛
，则设：、比值审敛法：
时，不确定时，级数发散
时，级数收敛，则设：别法）：
—根植审敛法（柯西判—、正项级数的审敛法n n n n n n n n
n n s u u u s U
U u ∞
→+∞→∞
→+++=⎪⎩⎪
⎨⎧=><=⎪⎩
⎪
⎨⎧=><=lim ;3111lim 2111lim
1211 ρρρρρρρρ。

的绝对值其余项，那么级数收敛且其和
如果交错级数满足—莱布尼兹定理：
—的审敛法或交错级数111
3214321,0lim )0,(+∞→+≤≤⎪⎩⎪⎨⎧=≥>+-+-+-+-n n n n
n n n n u r r u s u u u u u u u u u u u
绝对收敛与条件收敛：
∑
∑
∑∑
>≤-+++++++++时收敛
１时发散ｐ
级数： 收敛；
级数：收敛；
发散，而调和级数：为条件收敛级数。

收敛，则称发散，而如果收敛级数；
肯定收敛，且称为绝对收敛，则如果为任意实数；，其中111
)1(1)1()1()2()1()2()2()1(2
32121p n
p n
n
n u u u u u u u u p
n
n n n
幂级数：
01
0)3(lim
)3(1111111221032=+∞=+∞===
≠==><+++++≥-<++++++++∞
→R R R a a a a R R x R x R x R x a x a x a a x x
x x x x x n n n
n n n
n n
时，时，时，的系数，则
是，，其中求收敛半径的方法：设
称为收敛半径。

，其中时不定
时发散时收敛
，使
在数轴上都收敛，则必存
收敛，也不是在全
，如果它不是仅在原点
　对于级数时，发散
时，收敛于
ρρρ
ρρ 函数展开成幂级数：
++
+''+'+===-+=
+-+
+-''+-=∞
→++n
n n n n n n n
n x n f
x f x f f x f x R x f x x n f
R x x n x f
x x x f x x x f x f !
)
0(!
2)0()0()0()(00
lim )(,)
()!
1()
()(!
)
()(!
2)())(()()
(2
01
0)
1(00)
(2
0000时即为麦克劳林公式：
充要条件是：可以展开成泰勒级数的
余项：函数展开成泰勒级数：ξ
一些函数展开成幂级数： )
()!
12()
1(!
5!
3sin )
11(!
)
1()1(!
2)
1(1)
1(1
21
5
3
2
+∞<<-∞+--+-+
-
=<<-++--+
+-++=+--x n x
x
x
x x x x n n m m m x m m mx x n n n
m
欧拉公式：
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧-=+=+=--2sin 2
cos sin cos ix
ix ix
ix ix
e e x e e x x i x e
或 三角级数：。

上的积分＝在任意两个不同项的乘积正交性：。

，，，其中，0]
,[cos ,sin 2cos ,2sin ,cos ,sin ,1cos sin )
sin cos (2
)sin()(001
01
0ππωϕϕϕω-====++
=
++
=∑∑∞
=∞
= nx nx x x x x x t A b A a aA a nx b nx a
a t n A
A t f n n n n n n n n n
n n n
傅立叶级数：
是偶函数
，余弦级数：
是奇函数
，正弦级数：
（相减）
（相加）
其中，周期∑⎰
∑⎰
⎰
⎰
∑+
===
==
==
==
+-
+
-=++++
=
+++
=+++⎪⎪⎩⎪
⎪⎨
⎧=====++
=
--∞
=nx a
a x f n nxdx x f a
b nx b
x f n xdx x f b a n nxdx x f b n nxdx x f a nx b nx a
a x f n
n n n
n n n n
n n n
cos 2
)(2,1,0cos )(2
0sin )(3,2,1n sin )(2
012
4
1
3
1
2
1
16
413121124
6
14
12
18
5
1311)
3,2,1(sin )(1)
2,1,0(cos )(12)sin cos (2
)(00
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
0 π
π
π
π
π
π
π
ππ
ππ
π
πππ
周期为l 2的周期函数的傅立叶级数：
⎪⎪
⎩
⎪⎪⎨
⎧=====++
=
⎰⎰∑--∞
=l l n l
l
n n n n
n dx l x n x f l b n dx l x
n x f l a l
l
x n b l
x n a
a x f )3,2,1(sin )(1)2,1,0(cos
)(12)sin
cos
(2
)(1
0 其中，周期ππππ
微分方程的相关概念：
即得齐次方程通解。

，
代替分离变量，积分后将，，，则
设的函数，解法：
，即写成
程可以写成齐次方程：一阶微分方称为隐式通解。

得：的形式，解法：
为：一阶微分方程可以化
可分离变量的微分方程
　或　一阶微分方程：
u x
y u
u du
x dx u dx
du u dx du x
u dx
dy x
y u x
y y x y x f dx
dy C x F y G dx x f dy y g dx x f dy y g dy y x Q dx y x P y x f y -=
∴
=+
+==
==+====+='⎰
⎰)()(),(),()()()()()()(0
),(),(),(ϕϕϕ
一阶线性微分方程： )
1,0()()(2))((0)(,0)()
()(1)()()(≠=+⎰
+⎰
=≠⎰
===+⎰--n y x Q y x P dx
dy e C dx e x Q y x Q Ce y x Q x Q y x P dx
dy n
dx
x P dx
x P dx
x P ，、贝努力方程：
时，为非齐次方程，当为齐次方程，
时当、一阶线性微分方程：
全微分方程：
通解。

应该是该全微分方程的
，，其中：分方程，即：
中左端是某函数的全微如果C y x u y x Q y
u
y x P x u
dy y x Q dx y x P y x du dy y x Q dx y x P =∴=∂∂=∂∂=+==+),(),(),(0),(),(),(0),(),( 二阶微分方程： 时为非齐次
时为齐次，
0)(0)()()()
(22
≠≡=++x f x f x f y x Q dx
dy x P dx
y d
二阶常系数齐次线性微分方程及其解法： 2
12
2
,)(2,,(*)0)(1,0(*)r r y y y r r q pr r q p qy y p y 式的两个根
、求出的系数；
式中的系数及常数项恰好是，，其中、写出特征方程：求解步骤：
为常数；，其中∆'''=++∆=+'+''
式的通解：出的不同情况，按下表写、根据(*),321r r
型
为常数；
型，为常数，]sin )(cos )([)()()(,)(x x P x x P e x f x P e x f q p x f qy y p y n l x m x
ωωλλλ+===+'+''。