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清华大学微积分高等数学第讲常微分方程三精品PPT课件

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[解] 取时间t为自变量,物体的温度T(t)为未知函数.
由牛顿冷却定律知
dTk(T2)0 (k0,比例)常数 dt 初始条件 T(0) 100
2020/11/28
10
另外还有一个条件: T(20)60
可用来确定比例常数k
分离变量,得
dT kdt (T 20)
两边积分,得
ln T (2)0 k tC 1
x1(Cy2 1)
2
C
2020/11/28
18
[例4] 一容器内盛有100升盐水,其中含盐
10 公斤, 今以每分钟 2 升的均匀速度把
净水注入容器, 并以同样的速度使盐水
流出, 假设容器中的溶液在每一时刻都
是均匀的, 试求容器内盐量随时间变化
的规律.
2升
2020/11/28
2升 19
[解] 列方程,确定初始条件 已知,在任何一段时间内
13
由题意得
x y x y 2
又已知曲线过点 (2, 1), 于是得到定解问题
xy 2y 0
y(2)
1
分离变量求得通解 y Cx2
由y(2)1,得C1 4
所求曲线方程 y为 1x2 4
2020/11/28
14
[例3] 试设计一反光镜, 使它能将点光源发 出的光反射成为平行光
[解] 设反光镜镜面由 y曲 y(x线 )绕x轴
h dh
o
2020/11/28
23
取时间 t 为自变量,水面高度 h(t) 为未 知函数,并取坐标系如图
从容器内流出的溶液量为 2dt
在时间 dt 内盐水的浓度近似看作不变, 看作是 t 时刻的盐水浓度
Q (t)
100

清华大学微积分课件

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x0
x x0
x
-1 -1.5
2020/5/11
limarctan 1 不存 在!
x0
x
9
2. 函数在无穷远的极限
定义3: 设 函数 f ( x )在 区间( a, )有 定义
若x无 限变 大时 ,f ( x )无 限趋 于某 一
常 数, 则 称当x 时, f ( x )有 极限A,
记作 lim f ( x ) A x
趋向于一点
O
x• x0 x•
x
x x0 , x x0, x x0
趋向于无穷
x , x , x
2020/5/11
4
(二)函数极限的定义
1. 函数在一点的极限
定义1:
设 函 数 f ( x )在 点x0的 某 空 心 邻 域
有 定 义. 如 果 当“ x 无 限 趋 于 ” x0时 , 其 对
x x0时, f ( x )无 限 趋 于 确 定 值A,则 称A
是f
(
x
)在x0处



限,


lim
x x0
f
(x)Fra bibliotekA(2) 若 f ( x )在 (x0 , x0 )内 有 定 义.当
x x0时, f ( x )无 限 趋 于 确 定 值A,则 称A
是f
(
x
)在x0处



限,


lim
ff((xx))存存在在,,则则当当xyx 1x x时 0 时, ,f
f(
x( x)有)有界界. .
即存即在存M在M0和 0和 0N, 使 0当, 使0 当xxx0N时,时,

清华微积分高等数学课件第一讲函数

清华微积分高等数学课件第一讲函数

理等。
在清华,微积分课程是理工科学生的必修课,对于培养学生的
03
逻辑思维、分析问题和解决问题的能力具有重要意义。
课程目标
01
掌握微积分的基本概念和原理,如极限、连续性、 可微性、积分等。
02
学会运用微积分的方法解决实际问题,提高分析问 题和解决问题的能力。
03
培养学生对微积分的兴趣和热爱,为后续学习打下 坚实的基础。
通过选取一定数量的x值,计算对应的 y值,然后在坐标纸上标出这些点,再 用直线连接这些点。这种方法适用于 绘制简单的函数图像。
计算机绘制
使用数学软件或编程语言,如Matlab、 Python等,可以快速绘制函数的图像, 并可以自定义坐标轴范围、刻度等参 数。
函数图像的变换
平移变换
将函数图像沿x轴或y轴方向平移一定的距离。平移变换包括左移和右 移、上移和下移。
02 函数的基本概念
函数的定义
总结词
函数是数学中的基本概念,用于描述两个集合之间的映射关 系。
详细描述
函数是建立在两个数集之间的一种对应关系,对于数集A中的每 一个元素x,按照某种法则,数集B中都有唯一确定的元素y与之 对应。
函数的表示
总结词
函数的表示方法有多种,包括解析法、 表格法和图象法。
详细描述
解析法是用数学表达式表示函数关系, 是最常用的一种表示方法;表格法是 用表格列出函数值,便于查找和计算; 图象法则是通过绘制函数图像来表示 函数关系。
函数的性质
总结词
函数的性质包括有界性、单调性、周期性和奇偶性等。
详细描述
有界性是指函数在一定区间内的取值范围有限;单调性是指函数在某一区间内的增减性;周期性是指函数按照一 定周期重复的特性;奇偶性则是指函数图像关于原点或y轴的对称性。

清华大学微积分课件(全)x66_ppt课件

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3 d ) rdr 0(r 1 2
1 2
D
11
[解法2] 利用Gauss公式
补上底面 S 1:
S : z 1 x y
2
2 2
2
z 0 , x y 1
xdy ^ dz ydz ^ dx zdx ^ dy S
S
1
z
n
y
SS 1
o
n1
D xy

D xy
Z dx ^ dy 0 Z [ x ,y ,z ( x ,y )] dxdy ( 2 )
1
S3
同理可证
Z Zdx ^ dy dV 比较 ( 1 ) 式与 (2 ) 式 ,可以得到 z S
X Xdy ^ dz dV , x S
S3
n
Z [ x ,y ,z ( x ,y )] dxdy ( 1 ) 1
2018/11/16
D xy
9
另一方面,曲面积分
S外
Zdx ^ dy Zdx ^ dy Zdx ^ d Zdx^ dy
S 1 S 2 S 3
[注意] Z [x ,y ,z ( x , y )] dxdy 2
z
n
y
T 2 2 v ( x ,y , z ), dS 1 4 x 4 y d o D xdy ^ dz ydz ^ dx zdx ^ dy
S
2 2 x v ndS (x y 1 ) d

S 2
0
2018/11/16
2若 向 向 曲 量 面 场
定1 理 : 设 为空间有 ,其 界 边 S 是 闭 界 分 域

清华大学微积分高等数学课件第讲简单常微分方程一 共40页

清华大学微积分高等数学课件第讲简单常微分方程一 共40页

y,
dy dx
,,
dny dx n ) 0

y
x x0

y0
dy

dx

x x0
y1
有n个





定解条件
d n1 y
y n 1
n1
dx 29.07.2019
x x0
13
定义5: ( 积分曲线 与积分曲线族)
常微分方程的每一个都 解是一个 一元函数y f (x) 或是F(x, y) 0 ( 隐式解), 它的图形称为该常微分 方程的一条积分曲.线
(分离变量时,这个解被丢掉了!)
故C也可以等于零
于是得到Байду номын сангаас程 dy 2xy dx
通解 yCx e2 (CR)
29.07.2019
19
(2) [解]
1y2 3x2ydy dx
分离变量
ydy 1 y2

dx 3x2
两端积分, 得 121y21C
2
3x
通解 1y2 1 C
16
(一) 分离变量法
[例1] 解方程 这两个方程的共同特点
(1) dy 2xy
是变量可分离型
dx
(2) 1y2 3x2ydy dx
dy
f(x)(y)
分离变量
g(y)dyf(x)dx
dx
两边积分 g(y)dyf(x)dx 通解
29.07.2019
17
(1) [解]
dy 2xy dx
15
(一) 变量可分离型 dy f(x)g(y)
dx
或f(x)d xg(y)dy

清华大学微积分高等数学课件第13讲不定积分一43页PPT

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(2) 求f(x)过(0, 1)点的积分曲 . 线
[解] (1) 不是!
因为 g(x)在点 x0处不连续
02.04.2020
10
(2) 首先要f求 (x)的积分曲线族
分段积分,得 G(x)c12ox2sxCC21
x0 x0
若G(x)是f(x)在R上的原函数
G(x)在x0连续
x l 0 i G m (x ) x l 0 i G m (x ) G (0 ) C21C1
记作:
积 分 号
被积函数


f(x)dx F (x)C常数
积分变量
02.04.2020
8
积分曲线与积分曲线族
y
yF(x)
积分曲线
yF(x)C 积分曲线族
o
02.04.2020
x
x9
[例3] 设f(x) sxinx
x0 x0
co sxC g(x)12x2 C
x0 x0
(1) 问:g(x)是f(x)的不定积分吗
(3) sinxdx coxsC
(4) coxsdxsinxC
02.04.2020
17
(5) axdx 1 a x C ln a
(6) exdxex C (7) se2cxdxtan xC
(8) cs2cxdxcoxtC
(9) shxdxchxC
(10) chxdxshxC
02.04.2020
02.04.2020
k1 f1(x)d xk2 f2(x)dx
15
怎样计算不定积分?
不定积分计算的基本思想:
求不定积分是求导的逆运算
导数基本公式——积分基本公式
微分法——积分法

清华大学微积分高等数学课件第讲常微分方程二市公开课金奖市赛课一等奖课件

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dy p( x) y 0 dx
齐次 非齐次
(1) 如何解齐次方程?
dy p( x) y 0 dx
可什分麽类离型型?!
10/10/
6
第6页
分离变量
dy p( x)dx y
解得 y ce p( x )dx 齐次通解
注意: 齐次通解结构:
是p(x)一个原函数 不是不定积分!
设 y1( x) 是 y' p( x) y 0的 一个非
则 (1) 的通解为 y( x) y y( x)
10/10/
11
第11页
[例1] 求y' y 1 (1)的通解。 [解] 易知y' y 0 (2)的一个解
y1( x) e x , (2)的通解 y Ce x . 观察出 y( x) 1 是(1)的一个解. (1)的通解 y( x) Ce x 1
性质5:
如果 y*( x) 是非齐次方程 (1)的一个解, y( x)是齐次方程 (2)的一个解,则 y*( x) y( x) 是非齐次方程(1)的解.
10/10/
5
第5页
一阶线性微分方程
a( x) dy b( x) y c( x) 0 dx
原则形式:
dy p( x) y q( x) dx
n
4
4
y 3 y'
2
1
y3
3x2
3
x

z
1 4
y 3
1
y3
z'
1
4
y3
y'
3
将原方程化为 3z' 2 z 3x2 x
10/10/
19
第19页
解线性方程 z' 2 z x2 (1)

清华大学微积分课件(全x5

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11
f ( x0 x ) f ( x0 ) 左导数 lim f ( x0 ) x 0 x f 在 x0 左可导 f ( x0 x ) f ( x0 ) 右导数 lim f ( x0 ) x 0 x f 在 x0 右可导 定理: 函数 f 在点 x 0 可导 f 在 x0 的
即 f ( x )在点 x0 可微, 且A( x0 ) f ( x0 )
2013-7-28 17
[证] (2) 设函数 f ( x )在点 x0可微
f ( x0 ) A( x0 ) x o(x )
(x 0)
f ( x 0 ) f ( x0 ) lim x 0 x A( x0 )x o( x ) lim A( x0 ) x 0 x
0
[注意1] 当确定点 x0 时, 微分df ( x0 )是
x x x0 的线性函数 .
[注意2] 当x很小时, 微分df ( x0 ) 可作为 增量f ( x0 ) 的近似值, 其误差
f ( x0 ) df ( x0 )
是x的高阶无穷小.
2013-7-28
微分是增量的“线性主部”



20
y x
o
2013-7-28
尖点
x
21
[例] 研究 f ( x ) x 在 x 0 的可导性
y f ( 0 x ) f ( 0) ( x ) 1 [解] x x x ( x ) y 1 lim lim 2 x 0 x x 0 ( x ) 3
当 x 很小时,
y dy 即
在点x 0附近 , 用切线近似代替 曲线 — “以直代曲” .
2013-7-28 26

清华大学微积分课件984868

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(3)lim f(x)A (或 ),则有 x a g(x)
2019/7/24
lim f(x)lim f(x)A(或 ) x ag(x) x ag(x)
12
四、其他未定型极限
(1)“ 0 ” “ ”
化 为0“ ” 或“ ” 型
0

(2)“ 1” “ 00” “ 0”
因F 为 (a)0,G (a)0,又x当 a时 ,
F(x)f(x)G ,(x)g(x)于 , 是 有
g f( (x x ) )G F ( (x x ) )G F ( ( ) )g f( ( ) ) (a x )
2019/7/24
7
令xa,则a,在上式两
邻 域 U0(a,)内 有 定,且义满 足 条 件
(1 )lif m (x ) 0 , lig m (x ) 0 ;
x a
x பைடு நூலகம்a
( 2 ) 在 U 0 ( a ,) 内 ,f ( x ) 和 g ( x ) 存 ,且 g ( x 在 ) 0 ;
(3)lim f(x)A (或 ),则有 x a g(x)
2019/7/24
lim f(x)lim f(x)A(或 ) x ag(x) x ag(x)
5
[证] 首先证li明 mf(: x)A
xa g(x)
利用柯西定理证明. 引入辅助函数
f(x) 当xa时
F(x)
0
当xa时
G(x)g(0x)
当xa时 当xa时
x
x
( 2 ) 在 ( c , ) 内 , f( x ) 和 g ( x ) 存 ,且 g ( 在 x ) 0 ;
(3)limf(x)A (或 )则 , 有 x g(x)
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1)2 1
例: y x与y x2 x
2019/9/8
定义域不同, 表 示 的 是 不 同 的 函16 数
三、函数的初等性质
1. 函数的奇偶性
x D, f ( x) f ( x), f ( x)称为奇函数
x D, f ( x) f ( x), f ( x)称为偶函数
(严 2019/9/8 格 单 调 减 函 数)
17
3. 函数的周期性
T 0,x R f ( x T ) f ( x ) 称 f 为周期函数 若 f 有最小周期T ,则称T 是 f 的周期
[注意] 并不是所有的函数都有最小周期 例如:考察狄里克雷函数
1, 当x为有理数
(x)
2019/9/8
19
(3) 既有上界又有下界的函数, 称为 有 界 函数.
即存在一个正数M 0, 使得对于
每一个x D,成立 f (x) M.
[例] y e x 和 y e x x (, )
因 为x (, ), 有 e x 0 和 e x 0
3.逻 辑 符 号
(1)全称量词“” “” 表 示 “ 任 意 的 ” 。 例如“:x R”表示“对于任意的实数x”。
(2) 存 在 量 词 “” “”表示“存在”。
例如“:a,b Q,a b,c Q且c (a,b)”
表 示 “ 任 意 两 个 有 理 数a , b之 间 , 存 在
欢迎你!
清华园的
新主人
2019/9/8
1
2019/9/8
2
微积分
讲课教师 陆小援
Tel: 62782327
E-mail: xylu@
2019/9/8
3
参考书目:
1. 《微积分教程》 韩云瑞等
清华大学出版社
2. 《一元微积分》 萧树铁 主编
高教出版社
3. 《微积分学习指导》韩云瑞等
清华大学出版社
4. 《大学数学概念、方法与技巧 》
微积分部分
刘坤林等
2019/9/8
清华大学出版社 4
作业
P3 习题1.1 4(2)(4)(6). 7.
P7 习题1.2 2. 5. P12 习题1.3 7. 9.
预习:P27—39
2019/9/8
5
交作业时间: 星期一 答疑时间地点:
星期五 课后
2. 函数的增减性
x1 , x2 I , x1 x2 f ( x1 ) f ( x2 )
(f ( x1 ) f ( x2 )),称 f 为 单 调 增 函 数
(严格单 调增函数) x1 , x2 I , x1 x2 f ( x1 ) f ( x2 )
( f ( x1 ) f ( x2 ) ),称 f 为 单 调 减 函 数
抽象性 (研究对象)
演绎性 广泛性
(论证方法)
假设
结论
logic
(应用)
理性 思维
2019/9/8
8
关于学习数学的要求 1)搞清概念,侧重思路。 2)适当做题,掌握基本。 3)广泛联想,多方应用。
2019/9/8
9
(三)这个学期学什麽?
利用极限研究函数的种种表达及其诸多 性质
• 一元函数微分
极限的直观定义与计算 导数与微分的概念与计算 微分学应用
Q { p p, q为 互 质 的 整 数} 有理数集 q
R { x x是实数}
实数集
C { x iy x, y R} 复数集
2019/9/8
12
2. 邻域 设 x0 R, 0 数集{ x x x0 }称为点x0 的 邻域
记作 N ( x0, ).
理科楼 数学系 1111
2019/9/8
6
引言
(一)上大学学什麽?
• 珍惜时光
• 三个方面 做人之道, 治学之方, 健身之术
• 学会自学 学会向书本、老师、周围学
尝试研究性的学习方法:
提出问题、研究问题、解决问题
注重持续性学习:
有计划地安排学习
2019/9/8
7
(二)学数学学什麽? 数学的基本特征
• 一元函数积分 • 简单微分方程
2019/9/8
不定积分 定积分概念与计算 积分学应用
10
第一讲 函数
一、予备知识
二、函数概念
三、函数的初等性质
四、复合函数与反函数
五、初等函数
2019/9/8
11
一、予备知识
1. 常用的数的集合
N {0,1,2,,n,} 自然数集
Z {0, 1, 2,, n,} 整数集
{ y y R, y f ( x), x D}— 值 域 f (D)
2019/9/8
或R( f ) 15
函数的两个要素:
1.对应规则 f
2.定义域 D
例 :f ( x) 2x2 1
对 应 规 则f 表 示 f () 2 2 1
f (1) 2 12 1
f ( 1 ) 2( 1 )2 1
有 理 数c". 2019/9/8
14
二、函数概念
存在
唯一
定义: 设 D R为 非 空 数 集.
如 果 x D , 按 确 定 的 规 则f , !实 数
y 与 之 对 应, 记 作 y f ( x).则 称 f 为 定 义
在D上 的 一 个 函 数.
或记 f : D R
x —自变量, y —因变量, D —定义域.
x x0 x0 x x0


x0 O
x0
x0
x
N(x0, ) {x x x0 } (x0 , x0 )
数 集{ x 0 x x0 } N *( x0, )称 为
点 x 的 空 心 2019/09/8 邻 域 ( x0 , x0 ) {1x3 0 }
所以, y e x和 y e x 在(, )上,
0,
当x为无理数
2019/9/8
18
4. 函数的有界性
定义: (1) 如果存在一个实数M , 使得对 每一个x D,都有 f ( x ) M, 则称函 数f 在 D 上是有 上界的.
(2) 如果存在一个实数N , 使得对
每一个x D,都有 f ( x ) N
则称函 数f 在 D 上是有 下界的.
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