华东师范大学数学系《数学分析》讲义数项级数1【圣才出品】

合集下载

(NEW)华东师范大学数学系《数学分析》(第4版)(下册)笔记和课后习题(含考研真题)详解

目　录第12章　数项级数12.1　复习笔记12.2　课后习题详解12.3　名校考研真题详解第13章　函数列与函数项级数13.1　复习笔记13.2　课后习题详解13.3　名校考研真题详解第14章　幂级数14.1　复习笔记14.2　课后习题详解14.3　名校考研真题详解第15章　傅里叶级数15.1　复习笔记15.2　课后习题详解15.3　名校考研真题详解第16章　多元函数的极限与连续16.1　复习笔记16.2　课后习题详解16.3　名校考研真题详解第17章　多元函数微分学17.1　复习笔记17.2　课后习题详解17.3　名校考研真题详解第18章　隐函数定理及其应用18.1　复习笔记18.2　课后习题详解18.3　名校考研真题详解第19章　含参量积分19.1　复习笔记19.2　课后习题详解19.3　名校考研真题详解第20章　曲线积分20.1　复习笔记20.2　课后习题详解20.3　名校考研真题详解第21章　重积分21.1　复习笔记21.2　课后习题详解21.3　名校考研真题详解第22章　曲面积分22.1　复习笔记22.2　课后习题详解22.3　名校考研真题详解第23章　向量函数微分学23.1　复习笔记23.2　课后习题详解23.3　名校考研真题详解第12章　数项级数12.1　复习笔记一、级数的收敛性1．相关定义（1）给定一个数列{u n}，对它的各项依次用“＋”号连接起来的表达式u1＋u2＋…u n＋… （12-1）称为常数项无穷级数或数项级数（也常简称级数），其中u n称为数项级数（12-1）的通项或一般项．数项级数（12-1）也常写作或简单写作∑u n．（2）数项级数（12-1）的前n项之和，记为（12-2）称它为数项级数（12-1）的第n个部分和，也简称部分和．（3）若数项级数（12-1）的部分和数列{S}收敛于S（即），则称数项级数（12-1）收敛，称S为数项级数（12-1）的和，记作或S＝∑u n．若{S n}是发散数列，则称数项级数（12-1）发散．2．重要定理。

华东师范大学数学系《数学分析》(第4版)(下册)-第十五章至第十七章(圣才出品)

第15章傅里叶级数15.1复习笔记一、傅里叶级数1．三角级数·正交函数系（1）称（15-1）是由三角函数列（也称为三角函数系）1，cos x，sin x，cos2x，sin2x，…，cos nx．sin nx，…（15-2）所产生的一般形式的三角级数．（2）若级数收敛，则级数（15-1）在整个数轴上绝对收敛且一致收敛．（3）若两个函数与在[a，b]上可积，且则称函数与在[a，b]上是正交的．由此，三角函数系（15-2）在[－π，π]上具有正交性，或称（15-2）是正交函数系．2．以2π为周期的函数的傅里叶级数（1）若在整个数轴上（15-3）且等式右边级数一致收敛．则有如下关系式：（15-4）（2）若f是以2π为周期且在[－π，π]上可积的函数，则按公式（15-4）计算出的a n 和b n称为函数f（关于三角函数系）的傅里叶系数．以f的傅里叶系数为系数的三角级数称为f（关于三角函数系）的傅里叶级数，记作（15-5）3．收敛定理（1）傅里叶级数收敛定理若以2π为周期的函数f在[－π，π]上按段光滑，则在每一点x∈[－π，π]，f的傅里叶级数（4）收敛于f在点x的左、右极限的算术平均值，即其中a n，b n为f的傅里叶系数．（2）按段光滑若f的导函数在[a，b]上连续，则称f在[a，b]上光滑．但若定义在[a，b]上除了至多有有限个第一类间断点的函数f的导函数在[a，b]上除了至多有限个点外都存在且连续．在这有限个点上导函数f′的左、右极限存在，则称f在[a，b]上按段光滑．根据上述定义，若函数f在[a，b]上按段光滑，则有如下重要性质：①f在[a，b]上可积；②在[a，b]上每一点都存在f（x±0），且有③补充定义f′在[a，b]上那些至多有限个不存在点上的值后（仍记为f′），f′在[a，b]上可积．（3）若f是以2π为周期的连续函数，且在[－π，π]上按段光滑，则f的傅里叶级数在（－∞，＋∞）上收敛于f．二、以2l为周期的函数的展开式1．以2l为周期的函数的傅里叶级数设f是以2l为周期的函数，则F的傅里叶级数展开式是（15-6）与（15-7）这里（15-7）式是以2l为周期的函数f的傅里叶系数，（15-6）式是f的傅里叶级数．若函数ｆ在[－l，l]上按段光滑，则同样可由收敛定理知道（15-8）2．偶函数与奇函数的傅里叶级数（1）设f是以2l为周期的偶函数，或是定义在[－l，l]上的偶函数，则在[－l，l]上，f （x）cos nx是偶函数，f（x）sin nx是奇函数．因此，f的傅里叶系数（15-7）是（15-9）于是f的傅里叶级数只剩有余弦函数的项，即（15-10）（15-10）式右边的级数称为余弦级数．（2）同理，若f是以2l为周期的奇函数，或是定义在[－l，l]上的奇函数，则可推得（15-11）所以当f为奇函数时，它的傅里叶级数只含有正弦函数的项，即（15-12）（12）式右边的级数称为正弦级数．三、收敛定理的证明1．预备定理1（贝塞尔（Bessel）不等式）若函数f在[－π，π]上可积，则（15-13）其中a n，b n为f的傅里叶系数，（15-13）式称为贝塞尔不等式．2．推论①黎曼-勒贝格定理若f为可积函数，则（15-14）②若f为可积函数，则（15-15）3．预备定理2若f（x）是以2π为周期的函数，且在[－π，π]上可积，则它的傅里叶级数部分和S n （x）可写成当t＝0时，被积函数中的不定式由极限来确定．4．收敛定理若以2π为周期的函数，在[－π，π]上按段光滑，则在每一点x∈[－π，π]，f的傅里叶级数（15-5式）收敛于f在点x的左、右极限的算术平均值，即其中a n，b n为f的傅里叶系数．15.2课后习题详解§1傅里叶级数1．在指定区间内把下列函数展开成傅里叶级数：解：（1）（i）f（x）及其周期延拓的图像如图15-1所示，图15-1显然f（x）在（－π，π）内按段光滑，由收敛定理知它可以展开成傅里叶级数，因为。

华东师范大学数学系《数学分析》(第4版)(上册)(名校考研真题不定积分)【圣才出品】

解：f（x）的原函数为
．当 x≤1 时，有
当 x＞1 时，有
所以 f（x）的原函数为
．
5/6
圣才电子书

十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
6/6
un
n1
收敛，从而 un
0 ，即
f
(xn )
0 ，也即
f (xn ) 0 ，故对上述的，存在 N N¢ ，使得
当 n N 时，
f (xn )
2
.
取 X a N ，则当 x X 时，因
x a, Ua (k 1) ,a k k 0
故存在惟一的 k N¢ ，使得 x a (k 1) , a k ，易见 k N ，且
圣才电子书

十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
第 8 章不定积分
1．设 f (x) d x 收敛,且 f (x) 在 a,上一致连续，证明 lim f (x) ＝ 0. [上海
a
x
交通大学 2004 研]
证明：因 f (x) 在 a,上一致连续，故对于 0 ， 0 ，使得当

十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
4．求不定积分解：
[华东师范大学研]
5．求不定积分解：令 t＝lnx，则
[四川大学研]
6．求
（a 为常数）．[西安交通大学研]
解：（1）当 a＝－1 时，
（2）当 a≠－1 时，
3/6
圣才电子书

x2
x台2 )
dx
ln(1 x2 )d 1 x
ln(1 x2 )
1
2x dx
x
x 1 x2
ln(1 x2 ) 2 1 dx
x

华东师范大学数学系《数学分析》(第4版)(下册)课后习题-数项级数(圣才出品)

圣才电子书

十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
第二部分课后习题
第 12 章数项级数
§1 级数的收敛性
1．证明下列级数的收敛性，并求其和：（1）（2）（3）（4）（5）证明：（1）
所以原级数收敛，且和数（2）
1 / 26
圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
也发散．
证明：假设
收敛．因 c≠0，故级数
矛盾，所以若
发散．
也发散（c≠0）．
收敛，这与题设
发散
3．设级数与级数都发散，试问
一定发散吗？又若 un 与 vn（n＝1，
2，…）都是非负数，则能得出什么结论？
解：(1)当与都发散时，
不一定发散．如
两级数均发散，但
，即
收敛．
又如，
，两级数均发散，且
所以
从而级数
由比较原则知收敛．
．又
收敛，
6．设级数收敛，证明证明：因为
也收敛．
又及
收敛，故
收敛，所以由比较原则得
收敛．
7．设正项级数收敛，证明级数
也收敛．
证明：因为
，义由已知碍及
收敛，所以
收敛，进而由比较原则得
收敛．
8．利用级数收敛的必要条件，证明下列等式：
证明：（1）设
，考察正项级数的收敛性，因为
发敛．
8 / 26
圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台

（5）因
，而级数
收敛，故级数
收敛．
（6）因
，而级数
发散，故级数
发散．
（7）因
，而级数
发散，故级数

华东师范大学数学系《数学分析》(第4版)(下册)课后习题-傅里叶级数(圣才出品)

理 13．14（逐项求导）知
g（x），所以级数
的和函数 S（x）
有连续的导函数 g（x）．
§2 以 2l 为周期的函数的展开式
1．求下列周期函数的傅里叶级数展开式：（周期π）；（周期 1）；
解：（1）将 f（x）进行周期延拓，又因 f（x）在（0，2π）内按段光滑，故由收敛定理，f（x）可展开为傅里叶级数，
所以在区间（0，2π）内，有
7 / 28
圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台

（2）在[－π，π]上所以
所以在区间（－π，π）内在 x＝π或 x＝－π时，上式右端收敛于所以在闭区间[－π，π]上
（3）
8 / 28
圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台所以，在（0，2π源自内所以，在（－π，π）内故
9 / 28
圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台

故所以，在（－π，π）内
故从而在区间（－π，π）内
及其周期延拓的图像如图 15-3 所示，
显见因为
图 15-3 在（－π，π）内按段光滑，由收敛定理知它可以展开成傅里叶级数，
所以在（－π，π）内，（ii）函数 f（x）及其周期延拓的图像如图 15-4 所示，
2 / 28
圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台

4 / 28
圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台

所以
时
当 x＝0 时，上式的右端收敛到 0．
（1）当
时，由于
，因此
（2）因为所以
（3）
时，因
，故
所以
4．设函数 f（x）满足条件：f（x＋π）＝－f（x），问此函数在（－π，π）上的傅里叶级数具有什么特性．

华东师范大学数学系《数学分析》讲义重积分【圣才出品】

第21章重积分21.1本章要点详解本章要点■二重积分的概念■二重积分的定义、存在性及性质■格林公式■曲线积分与路径无关的定义■二重积分的变量替换■三重积分的定义、计算■重积分的应用重难点导学一、二重积分的概念1．平面图形的面积（1）设P是一平面有界图形，用某一平行于坐标轴的一组直线网T分割这个图形（如图21-1所示）这时直线网T的网眼——小闭矩形Δi可分为三类①Δi上的点都是P的内点；②Δi上的点都是P的外点，即；③Δi上含有P的边界点．图21-1将所有介于直线网T 的第①类小矩形（如图21-1中阴影部分）的面积加起来，记这个和数为s p （T ），则有（这里ΔR 表示包含P 的那个矩形R 的面积）；将所有第①类与笫③类小矩形（如图21-1中粗线所围部分）的面积加起来，记这个和数为S p （T ），则有s p （T ）≤S p （T ）．由确界存在定理可以推得，对于平面上所有直线网，数集{s p （T ）}有上确界，数集{S p （T ）}有下确界，记显然有通常称I P 为P 的内面积，P I 为P 的外面积．（2）若平面图形P 的内面积I P 等于它的外面积P I ，则称P 为可求面积，并称其共同值P P P I I I ==为P 的面积．（3）平面有界图形P 可求面积的充要条件是：对任给的ε＞0，总存在直线网T ，使得S p （T ）－s p （T ）＜ε（4）平面有界图形P 的面积为零的充要条件是它的外面积0P I =，即对任给的ε＞0，存在直线网T ，使得S p （T ）＜ε或对任给的ε＞0，平面图形P 能被有限个面积总和小于ε的小矩形所覆盖．（5）平面有界图形P可求面积的充要条件是：P的边界K的面积为零．（6）若曲线K为定义在[a，b]上的连续函数f（x）的图像，则曲线K的面积为零．（7）参数方程所表示的光滑曲线K的面积为零．（8）由平面上分段光滑曲线所围成的有界闭区域是可求面积的．2．二重积分的定义及其存在性（1）设f（x，y）是定义在可求面积的有界闭区域D上的函数，J是一个确定的数，若对任给的正数ε，总存在某个正数δ，使对于D的任何分割T，当它的细度时，属于T的所有积分和都有则称f（x，y）在D上可积，数J称为函数f（x，y）在D上的二重积分，记作其中f（x，y）称为二重积分的被积函数，x，y称为积分变量，D称为积分区域．（2）f（x，y）在D上可积的充要条件是：．（3）f（x，y）在D上可积的充要条件是：对于任给的正数ε，存在D的某个分割T，使得S（T）－s（T）＜ε．（4）有界闭区域D上的连续函数必可积．（5）设ε在有界闭域D上有界，且其不连续点集E是零面积集，则f（x，y）在D上可积．3．二重积分的性质（1）若f （x ，y ）在区域D 上可积，k 为常数，则kf （x ，y ）在D 上也可积，且(,)d (,)d D Dkf x y k f x y σσ=⎰⎰⎰⎰（2）若f （x ，y ），g （x ，y ）在D 上都可积，则f （x ，y ）±g （x ，y ）在D 上也积，且（3）若f （x ，y ）在D 1和D 2上都可积，且D 1与D 2无公共内点，则f （x ，y ）在D 1∪D 2上也可积，且（4）若f （x ，y ）与g （x ，y ）在D 上可积，且f （x ，y ）≤g （x ，y ），（x ，y ）∈D则（5）若f （x ，y ）在D 上可积，则函数|f （x ，y ）|在D 上也可积，且（6）若f （x ，y ）在D 上可积，且则这里S D 是积分区域D 的面积．（7）中值定理若f （x ，y ）在有界闭区域D 上连续，则存存（ξ，η）∈D ，使得这里S D 是积分区域D 的面积．二、直角坐标系下二重积分的计算1．定义在矩形区域D ＝[a ，b ]×[c ，d ]上二重积分计算问题（1）设f （x ，y ）在矩形区域D ＝[a ，b ]×[c ，d ]上可积，且对每个x ∈[a ，b ]，积分(,)d dc f x y y ⎰存在，则累次积分d (,)d b da c x f x y y ⎰⎰也存在，且(,)d d (,)db da c D f x y x f x y y σ=⎰⎰⎰⎰（2）设f （x ．y ）在矩形区域D ＝[a ，b ]×[c ，d ]上可积，且对每个y ∈[c ，d ]，积分(,)d ba f x y x⎰存在，则累次积分d (,)d dbc a y f x y x ⎰⎰也存在且(,)d d (,)d d bc a D f x y y f x y x σ=⎰⎰⎰⎰2．定义在一般区域的二重积分计算问题若f （x ，y ）在x 型区域D 上连续，其中y 1（x ），y 2（x ）在[a ，b ]上连续，则21()()(,)d d (,)d b y x a y x D f x y x f x y yσ=⎰⎰⎰⎰即二重积分可化为先对y ，后对x 的累次积分．三、格林公式、曲线积分与路线的无关性1．格林公式（1）设区域D 的边界L 中一条或几条光滑曲线所组成边界曲线的正方向规定为：当人沿边界行走时，区域D总在它的左边；如图21-2所示，与上述规定的方向相反的方向称为负方向，记为－L．图21-2（2）若函数P（x，y），Q（x，y）在闭区域D上连续，且有连续的一阶偏导数，则有（21-1）这里L为区域D的边界曲线，分段光滑，并取正方向．（3）格林公式沟通了沿闭曲线的积分与二重积分之间的联系．格林公式（21-1）也可写成下述形式2．曲线积分与路线的无关性（1）若对于平面区域D上任一封闭曲线，皆可不经过D以外的点而连续收缩于属于D 的某一点，则称此平面区域为单连通区域．否则称为复连通区域．（2）设D是单连通闭区域，若函数P（x，y），Q（x，y）在D内连续，且具有一阶连续偏导数，则以下四个条件等价①沿D内任一按段光滑封闭曲线L，有。

华东师范大学数学系《数学分析》(第4版)(上册)(课后习题实数的完备性)【圣才出品】

§1　关于实数集完备性的基本定理1．证明数集有且只有两个聚点和解：令数集数列则数列都是各项互异的数列，根据定义2，1和－1是S的两个聚点．对任意且令由得取，则当n＞N时，或者有或者有总之由定义2知x0不是S的聚点，故数集有且只有1和－1两个聚点．2．证明：任何有限数集都没有聚点．证明：用反证法．设S是一个有限数集．假设ζ是S的一个聚点，按照定义2，在ζ的任何邻域内都含有S中无穷多个点，这个条件是不可能满足的，因为S是一个有限集．故任何有限集都没有聚点．3．设是一个严格开区间套，即满足且证明：存在惟一的一点ξ，使得证明：由题设知，是一个闭区间套．由区间套定理知，存在惟一的点ξ，使n以…，即4．试举例说明：在有理数集内，确界原理、单调有界定理、聚点定理和柯西收敛准则一般都不能成立．解：（1）设则S是有界集，并且但故有理数集S在Q内无上、下确界，即确界原理在有理数集内不成立．（2）由的不足近似值形成数列这个数列是单调有上界的，2是它的一个上界．它的上确界为于是它在有理数集内没有上确界．因此，单调有界原理在有理数集内不成立．（3）设M是由的所有不足近似值组成的集合．则1.4是M的一个下界，2是M 的一个上界．即M是一个有界无限集，但它只有一个聚点故在有理数集内不存在聚点．因此，聚点定理在有理数集内不成立．（4）的不足近似值形成的数列满足柯西条件（因为当m，n＞N时，但其极限是而不是有理数，于是这个满足柯西条件的数列在有理数集内没有极限．因此，柯西收敛准则在有理数集内不成立．5．设问（1）H能否覆盖（0，1）？（2）能否从H中选出有限个开区间覆盖（i）解：（1）有有所以即故H 能覆盖（0，1）．（2）设从H 中选出m 个开区间，它们是令则并集的下确界为于是的子集，实际上故不能从H 中选出有限个开区间来覆盖从H 中选出98个开区间因为所以这些开区间覆盖了故可以从H 中选出有限个开区间覆盖6．证明：闭区间的全体聚点的集合是本身．证明：设的全体聚点的集合是M ．设不妨设则由实数集的稠密性知，集合中有无穷多个实数，故a 是的一个聚点．同理，b也是的一个聚点．设不妨设则故x 0的任意邻域内都含有中的无穷多个点，故x 0为的一个聚点．总之设令则即不是的聚点，即故M．综上所述，M＝，即闭区间的全体聚点的集合是本身．7．设为单调数列．证明：若存在聚点，则必是惟一的，且为的确界．证明：设是一个单调递增数列．假设ξ，η是它的两个不相等的聚点，不妨设ξ＜η．令δ＝η－ξ，则δ＞0，按聚点的定义，中含有无穷多个中的点，设则当n＞n1时，x n 于是中只能含有{x n }中有穷多个点，这与ξ是聚点矛盾．因此，若存在聚点，则必是惟一的．假设无界，则即任给M＞0，存在正整数N，当n＞N时，x n＞M，于是小于M 的只有有限项，因此不可能存在聚点，这与已知题设矛盾，故有界．对任给的ε＞0，由聚点定义，必存在x N，使按上确界定义知综上，若有聚点，必惟一，恰为的确界．8．试用有限覆盖定理证明聚点定理．证明：设S 是实轴上的一个有界无限点集，并且假设S没有聚点，则任意都不是S 的聚点，于是存在正数使得中只含有S中有穷多个点．而开区间集是的一个开覆盖．由有限覆盖定理知，存在的一个有限覆盖，设为它们也是S的一个覆盖．因为每一个中只含有S 中有穷多个点，故S 是一个有限点集．这与题设矛盾．故实轴上的任一有界无限点集S至少有一个聚点．9．试用聚点定理证明柯西收敛准则．证明：设收敛，令于是，对任给的ε＞0，存在正整数N，使得当n，m ＞N时，有于是设数列满足柯西收敛准则的条件．如果集合只含有有限多个不同的实数，则从某一项起这个数列的项为常数，否则柯西条件不会成立．此时，这个常数就是数列的极限．如果集合含有无限多个不同的实数，则由柯西条件容易得知它是有界的．于是由聚点定理，集合至少有一个聚点假如有两个不等的聚点ξ，η，不妨设η＞ξ，令δ＝η－ξ，则与都含有集合中无限多个点．这与取，存在正整数N ，当n ，m ＞N 时，有矛盾．故的聚点是惟一的，记之为ξ．对于任意ε＞0，存在N ，使得当n ，m ＞N 时，又因为ξ是的聚点，所以存在n0＞N ，使得因而，当n ＞N 时，故数列收敛于ξ．10．用有限覆盖定理证明根的存在性定理．证明：根的存在定理：若函数f 在闭区间上连续，且f （a ）与f （b ）异号，则至少存在一点，使得f （x 0）＝0．假设方程f （x ）＝0在（a ，b ）内无实根，则对每一点有由连续函数的局部保号性知，对每一点存在x 的一个邻域，使得f （x ）在内保持与f （x ）相同的符号．于是，所有的形成的一个开覆盖．根据有限覆盖定理，从中可以选出有限个开区间来覆盖．把这些开区间的集合记为S ，则点a 属于S 的某个开区间，设为它的右端点x 1＋δ1又属于S的另一个开区间，设为以此类推，经过有限次地向右移动，得到开区间，使得δn ）这n 个开区间显然就是的一个开覆盖．f （x ）在每一个内保持同一个符号．在内f （x ）与f （a ）具有相同的符号．因为所以f （x ）在内也具有f （a ）的符号．以此类推，f （b ）与f （a ）具有相同的符号．这与f （a ）与f （b ）异号矛盾．故至少存在一点，使得f （x 0）＝0．11．用有限覆盖定理证明连续函数的一致连续性定理．证明：一致连续性定理：若函数f 在闭区间上连续，则f 在上一致连续．因为f 在上连续，所以任绐任意ε＞0，存在对任意有取．则H 是的无限开覆盖．由有限覆盖定理，从中可以选出有限个开区间来覆盖不妨设选出的这有限个开区间为取对任意不妨设，即当时，由于因此由一致连续定义，f 在上一致连续．§2　上极限和下极限1．求以下数列的上、下极限。

华东师范大学数学系《数学分析》(第4版)(上册)(课后习题不定积分)【圣才出品】

第8章　不定积分§1　不定积分概念与基本积分公式1．验证下列等式，并与（3）、（4）两式相比照（1）（2）（3）式为（4）式为解：（1）因为，所以它是对f（x）先求导再积分，等于f（x）＋C，（3）式是对f（x）先积分再求导，则等于（2）因为，由（1）可知它是对f（x）先微分后积分，则等于f（x）＋C；而（4）式是对f（x）先积分后微分，则等于f（x）dx．2．求一曲线y＝f（x），使得在曲线上每一点（x,y）处的切线斜率为2x，且通过点（2，5）．解：由题意，有f'（x）＝2x，即又由于y＝f（x）过点（2，5），即5＝4＋C，故C＝1．因而所求的曲线为y＝f（x）＝x2＋1．3．验证是|x|在（－∞,＋∞）上的一个原函数．证明：因为所以而当x ＝0时，有即y'（0）＝0．因而即是在R 上的一个原函数．4．据理说明为什么每一个含有第一类间断点的函数都没有原函数?解：设x 0为f （x ）在区间I 上的第一类间断点，则分两种情况讨论．（1）若x 0为可去间断点．反证法：若f （x ）在区间I上有原函数F （x ），则在内由拉格朗日中值定理有，ξ在x 0和x 之间．而这与x 0为可去间断点是矛盾的，故F （x ）不存在．（2）若x 0为跳跃间断点．反证法：若f（x ）在区间I 上有原函数F （x ），则亦有成立．而这与x0为跳跃间断点矛盾，故原函数仍不存在．5．求下列不定积分：解：6．求下列不定积分：解：（1）当x≥0时，当x＜0时，由于在上连续，故其原函数必在连续可微．因此即，因此所以（2）当时，由于在上连续，故其原函数必在上连续可微．因此，即，因此所以7．设，求f（x）．解：令，则即8．举例说明含有第二类间断点的函数可能有原函数，也可能没有原函数．解：x＝0是此函数的第二类间断点，但它有原函数另外，狄利克雷函数D（x），其定义域R上每一点都是第二类间断点，但D（x）无原函数．§2　换元积分法与分部积分法1．应用换元积分法求下列不定积分：。

华东师范大学数学系《数学分析》讲义函数极限【圣才出品】

圣才电子书

存在正数
十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
，使得对任何
有
．
四、两个重要的极限
五、无穷小量与无穷大量
1．无穷小量
（1）定义
设
f
在某
U0（x0）上有定义，若
lim
x® x0
f
(x)
=
0 ，则称
f
为当
x→x0 时的无穷小量．若函
数 g 在某 U0（x0）上有界，则称 g 为当 x→x0 时的有界量．
．．
5 / 11
圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台

则称 f 与 g 为当 x→x0 时的同阶无穷小量，特别当
时，f 与 g 必为
同阶无穷小量．
（3）若
，则称 f 与 g 是当 x→x0 时的等价无穷小量，记作
（4）常用等价无穷小
①
；
②
；
③
．
（5）定理设函数 f，g，h 在 U0（x0）上有定义，且有
①若
，则
．
②若
，则
．
3．无穷大量（1）定义 ①设函数 f 在某 U0（x0）上有定义，若对任给的 G＞0，存在δf 当 x→x0 时有非正常极限∞，记作
．
若式（3-1）换成
或
6 / 11
，则分别称 f 当 x→x0 时有非正常极
圣才电子书

（2）性质
①两个（相同类型的）无穷小量之和、差、积仍为无穷小量．
②无穷小量与有界量的乘积为无穷小量．
2．无穷小量阶的比较
设当 x→x0 时，f 与 g 均为无穷小量．
（1）若
，则称当 x→x0 时 f 为 g 的高阶无穷小量，或称 g 为 f 的

华东师范大学数学系《数学分析》(第4版)(下册)课后习题-幂级数(圣才出品)

第14章幂级数§1幂级数1．求下列幂级数的收敛半径与收敛区域：解：（1）因故收敛半径R＝1，收敛区间为（－1，1）．又时，级数与级数均发散，故收敛域为（－1，1）．（2）因为故收敛半径收敛区间为（－2，2）．当时，级数收敛，故收敛域为[－2，2]．（3）记所以，则收敛半径R＝4．当时，级数为，通项为u故，即时级数发散，故收敛域为（－4，4）．（4）因故收敛半径为收敛域为（5）设则故对任取定的x，有＜1，故级数的收敛半径为收敛域为（6）设，则故级数收敛半径故，从而收敛区间为当时，原级数可化为对于级数，因为故级数收敛，又收敛，故时，原级数收敛．当时，原级数可化为因级数收敛，而级数发散，故时原级数发散，从而收敛域为（7）设故收敛半径，故时，原级数是发散的，从而收敛域为（－1，1）．（8）设，则因此级数在时收敛，时发散，从而可得收敛半径R＝1，收敛区域为[－1，1]．2．应用逐项求导或逐项求积方法求下列幂级数的和函数（应同时指出它们的定义域）：解：（1）设时，级数收敛，故原级数的收敛半径R ＝1．又当时，原级数可化为发散，从而得收敛域为（－1，1）．设内逐项求导，得故和函数（2）记因为所以，收敛区域为（－1，1）．因为所以（3）记则收敛区域为（－1，1）．因为所以所以，因此3．证明：设在内收敛，若也收敛，则（注意：这里不管在x＝R是否收敛），应用这个结果证明：证明：因在内收敛，所以有又x＝R时，级数收敛，从而由定理14．6知的和函数在x＝R 处左连续，从而又因为内收敛，且级数收敛，所以4．证明：（1）满足方程（2）满足方程证明：（1）设故，从而幂级数的收敛区间为，且y可在内任意阶可导，所以（2）设，故所以幂级数的收敛区间为且和函数y在具有任意阶导数，由，可得所以又由5．证明：设f为幂级数（2）在（－R，R）上的和函数，若f为奇函数，则级数（2）仅出现奇次幂的项，若f为偶函数，则（2）仅出现偶次幂的项．证明：由可得当f（x）为奇函数时，故此时有当f（x）为偶函数时，，故此时有6．求下列幂级数的收敛域：解：（1）设故收敛半径，又当故原幂级数在|x|＝R时发散，收敛域为（－R，R）．（2）设，则，故收敛半径为时，所以原级数在时发散，故收敛域为7．证明定理14．3并求下列幂级数的收敛半径：证明：对任意的x，据定理12．8推论2可得：。

数学分析教案(华东师大版)第十二章数项级数

第十二章数项级数教学目的：1.明确认识级数是研究函数的一个重要工具；2.明确认识无穷级数的收敛问题是如何化归为部分和数列收敛问题的；3.理解并掌握收敛的几种判别法，记住一些特殊而常用的级数收敛判别法及敛散性。

教学重点难点：本章的重点是级数敛散性的概念和正项级数敛散性的判别；难点是一般级数敛散性的判别法。

教学时数：18学时§ 1 级数的收敛性一．概念：1．级数：级数，无穷级数 ; 通项 ( 一般项 , 第项 ), 前项部分和等概念 ( 与中学的有关概念联系 ). 级数常简记为.2.级数的敛散性与和 : 介绍从有限和入手, 引出无限和的极限思想 . 以在中学学过的无穷等比级数为蓝本 , 定义敛散性、级数的和、余和以及求和等概念 .例1讨论几何级数的敛散性.（这是一个重要例题！）解时, . 级数收敛 ;时, 级数发散 ;时, , , 级数发散 ;时, , , 级数发散 .综上, 几何级数当且仅当时收敛, 且和为( 注意从0开始 ).例2讨论级数的敛散性.解（利用拆项求和的方法）例3讨论级数的敛散性.解设,,=, ., .因此, 该级数收敛.例4 讨论级数的敛散性.解, . 级数发散.3.级数与数列的关系 :对应部分和数列{}, 收敛 {}收敛;对每个数列{}, 对应级数, 对该级数, 有=. 于是,数列{}收敛级数收敛.可见 , 级数与数列是同一问题的两种不同形式 .4. 级数与无穷积分的关系 :, 其中. 无穷积分可化为级数 ;对每个级数, 定义函数 , 易见有=.即级数可化为无穷积分.综上所述 , 级数和无穷积分可以互化 , 它们有平行的理论和结果 .可以用其中的一个研究另一个 .二.级数收敛的充要条件——Cauchy准则：把部分和数列{}收敛的Cauchy准则翻译成级数的语言，就得到级数收敛的Cauchy准则 .Th ( Cauchy准则 ) 收敛和N,.由该定理可见, 去掉或添加上或改变 ( 包括交换次序 ) 级数的有限项 , 不会影响级数的敛散性 . 但在收敛时 , 级数的和将改变 . 去掉前项的级数表为或.系( 级数收敛的必要条件 ) 收敛.例5证明级数收敛 .证显然满足收敛的必要条件 . 令, 则当时有应用Cauchy准则时，应设法把式 ||不失真地放大成只含而不含的式子，令其小于，确定.例6判断级数的敛散性.( 验证. 级数判敛时应首先验证是否满足收敛的必要条件 )例7( 但级数发散的例 ) 证明调和级数发散 .证法一( 用Cauchy准则的否定进行验证 )证法二证明{}发散. 利用已证明的不等式. 即得，.三．收敛级数的基本性质：（均给出证明）性质1 收敛，—Const 收敛且有=( 收敛级数满足分配律 )性质2 和收敛，收敛, 且有=.问题 : 、、三者之间敛散性的关系.性质3 若级数收敛 , 则任意加括号后所得级数也收敛 ,且和不变 . ( 收敛数列满足结合律 )例8考查级数从开头每两项加括号后所得级数的敛散性 .该例的结果说明什么问题 ?§ 2 正项级数一. 正项级数判敛的一般原则 :1.正项级数 : ↗; 任意加括号不影响敛散性.2.基本定理 :Th 1 设. 则级数收敛 . 且当发散时, 有, . ( 证 )正项级数敛散性的记法 .3.正项级数判敛的比较原则 :Th 2 设和是两个正项级数 , 且时有, 则ⅰ> <, <;ⅱ> =, =.( ⅱ> 是ⅰ>的逆否命题 )例1考查级数的敛散性 .解有例2设. 判断级数的敛散性 .推论1 ( 比较原则的极限形式 ) 设和是两个正项级数且,则ⅰ> 时 , 和共敛散 ;ⅱ> 时 , <, <;ⅲ> 时 , =, =. ( 证 )推论2 设和是两个正项级数 , 若=，特别地，若～,，则<=.例3判断下列级数的敛散性:⑴; ( ～) ; ⑵ ;⑶ .二.正项级数判敛法:1．检比法：亦称为 D’alembert判别法 .用几何级数作为比较对象 , 有下列所谓检比法 .Th 3 设为正项级数 , 且及时ⅰ> 若, <;ⅱ>若, =.证ⅰ> 不妨设时就有成立 , 有依次相乘 , , 即. 由 , 得, <.ⅱ>可见往后递增 , .推论( 检比法的极限形式 ) 设为正项级数 , 且. 则ⅰ> <, <; ⅱ> >或=, =. ( 证 )註倘用检比法判得=, 则有.检比法适用于和有相同因子的级数,特别是中含有因子者.例4 判断级数的敛散性.解, .例5讨论级数的敛散性.解.因此, 当时, ; 时, ; 时, 级数成为, 发散.例6判断级数的敛散性 .注意对正项级数，若仅有，其敛散性不能确定 . 例如对级数和, 均有，但前者发散, 后者收敛 .2. 检根法( Cauchy判别法 ): 也是以几何级数作为比较的对象建立的判别法.Th 4 设为正项级数 , 且及, 当时 ,ⅰ>若 , <;ⅱ>若, =. ( 此时有.) ( 证 )推论( 检根法的极限形式 ) 设为正项级数 , 且. 则 , <; , =. ( 证 )检根法适用于通项中含有与有关的指数者 . 检根法优于检比法.例7研究级数的敛散性 .解, .例8判断级数和的敛散性 .解前者通项不趋于零 , 后者用检根法判得其收敛 .3．积分判别法：Th 5 设在区间上函数且↘ . 则正项级数与积分共敛散.证对且.例9 讨论级数的敛散性.解考虑函数0时在区间上非负递减 . 积分当时收敛 , 时发散. 级数当时收敛 ,时发散. 时, , 级数发散.综上 , 级数当且仅当时收敛 .例10 讨论下列级数的敛散性:⑴ ; ⑵.习题课一．直接比较判敛：对正项级数，用直接比较法判敛时 , 常用下列不等式:⑴ .⑵对, 有.⑶; 特别地 , 有, .⑷时 , 有.⑸.⑹充分大时 , 有.例1判断级数的敛散性.解时, , ( 或). ……例2判断级数的敛散性 , 其中.解时 , 有;时 , .例3设数列有界 . 证明.证设 .例4设且数列有正下界 . 证明级数.证设.例5 . 若, 则.证 ; 又.例6 设. 若级数和收敛 ,则级数收敛.例7 设. 证明⑴ , , ;⑵和之一或两者均发散时, 仍可能收敛 ;⑶, , .证⑴充分大时 , .⑵取.⑶.二. 利用同阶或等价无穷小判敛 :例8 判断下列级数的敛散性:⑴; ⑵; ⑶ ;⑷ ; ⑸.例9 判断下列级数的敛散性:⑴; ⑵.註设正项级数的通项为的有理分式 . 当为的假分式时, 由于, ; 若为的真分式 , 倘用检比法, 必有.有效的方法是利用等价无穷小判别法.例10 设函数在点有连续的二阶导数, 且. 试证明:⑴若, 则级数发散.⑵若, 则级数收敛.（2002年西北师大硕士研究生入学试题）解把函数在点展开成带二阶Lagrange型余项的Maclaurin 公式, 有, 介于与之间.⑴若,则当充分大时不变号, 可认为是同号级数. 有∽, 发散.⑵若注意到在点连续, 在点的某邻域内有界, 设, 有 ||=., 收敛.如例10所示，当时，常用Maclaurin公式确定的等价无穷小.例11 判断级数的敛散性 , 其中且.解三．利用级数判敛求极限：原理 : 常用判定级数收敛的方法证明或.例12 证明.例13 证明.例14 设↘. 若, .证对, 由, 有, 即;,即.于是 , 时总有. 此即.§ 3 一般项级数一. 交错级数 : 交错级数 , Leibniz型级数 .Th 1 ( Leibniz ) Leibniz型级数必收敛 , 且余和的符号与余和首项相同 , 并有.证( 证明部分和序列的两个子列和收敛于同一极限 . 为此先证明递增有界. ), ↗;又, 即数列有界.由单调有界原理, 数列收敛 . 设.. .由证明数列有界性可见 , . 余和亦为型级数, 余和与同号, 且.例1判别级数的敛散性.解时 , 由Leibniz判别法, 收敛; 时, 通项, 发散.二. 绝对收敛级数及其性质 :1.绝对收敛和条件收敛: 以Leibniz级数为例, 先说明收敛绝对收敛.Th 2 ( 绝对收敛与收敛的关系 ) , 收敛.证( 用Cauchy准则 ).一般项级数判敛时, 先应判其是否绝对收敛.例2判断例1中的级数绝对或条件收敛性 .2. 绝对收敛级数可重排性 :⑴同号项级数：对级数，令则有ⅰ> 和均为正项级数 , 且有和;ⅱ> , .⑵同号项级数的性质:Th 3 ⅰ> 若，则，.ⅱ> 若条件收敛 , 则 , .证ⅰ> 由和, ⅰ> 成立 .ⅱ> 反设不真 , 即和中至少有一个收敛 , 不妨设.由= , =以及和收敛 ,.而, ,与条件收敛矛盾 .⑶绝对收敛级数的可重排性: 更序级数的概念.Th 4 设是的一个更序 . 若, 则, 且=.证ⅰ> 若，则和是正项级数 , 且它们的部分和可以互相控制.于是 , , , 且和相等 .ⅱ>对于一般的, = , =.正项级数和分别是正项级数和的更序 . 由, 据Th 1 , 和收敛 . 由上述ⅰ>所证 , 有, , 且有=, =, =.由该定理可见 , 绝对收敛级数满足加法交换律 .是否只有绝对收敛级数才满足加法交换律呢 ? 回答是肯定的 .Th 5 ( Riemann ) 若级数条件收敛 , 则对任意实数( 甚至是) , 存在级数的更序, 使得=.证以Leibniz级数为样本 , 对照给出该定理的证明 .关于无穷和的交换律 , 有如下结果:ⅰ>若仅交换了级数的有限项 , 的敛散性及和都不变 .ⅱ>设是的一个更序 . 若, 使在中的项数不超过,则和共敛散 , 且收敛时和相等 .三. 级数乘积简介:1. 级数乘积 : 级数乘积 , Cauchy积.[1] P20—21.2．级数乘积的Cauchy定理:Th 6 ( Cauchy ) 设, , 并设=,=. 则它们以任何方式排列的乘积级数也绝对收敛 , 且乘积级数的和为. ( 证略 )例3 几何级数是绝对收敛的. 将按Cauchy乘积排列, 得到.四. 型如的级数判敛法：1．Abel判别法：引理1 （分部求和公式，或称Abel变换）设和（）为两组实数.记. 则.证注意到, 有.分部求和公式是离散情况下的分部积分公式. 事实上 ,.可见Abel变换式中的相当于上式中的, 而差相当于, 和式相当于积分.引理2 (Abel ) 设、和如引理1 .若单调 , 又对,有，则.证不妨设↘..系设↘, (). 和如. 有.( 参引理2证明 )Th 7 (Abel判别法 ) 设ⅰ> 级数收敛，ⅱ> 数列单调有界 . 则级数收敛 .证 ( 用Cauchy收敛准则 , 利用Abel引理估计尾项 )设, 由收敛 , 对时 , 对, 有. 于是当时对有.由Cauchy收敛准则 , 收敛.2. Dirichlet判别法:Th 8 ( Dirichlet) 设ⅰ> 级数的部分和有界, ⅱ> 数列单调趋于零 . 则级数收敛 .证设, 则, 对, 有.不妨设↘0 , 对. 此时就有.由Cauchy收敛准则 , 收敛.取↘0 , , 由Dirichlet判别法 , 得交错级数收敛 . 可见Leibniz判别法是Dirichlet判别法的特例.由Dirichlet判别法可导出Abel判别法 . 事实上 , 由数列单调有界 , 收敛 , 设. 考虑级数, 单调趋于零 , 有界, 级数收敛 , 又级数收敛, 级数收敛.例4 设↘0. 证明级数和对收敛.证，时，，.可见时, 级数的部分和有界 . 由Dirichlet判别法推得级数收敛 . 同理可得级数数收敛 .习题课例1判断级数的敛散性 .解注意到, 所论级数绝对收敛 , 故收敛. ( 用D-判法亦可).例2 考查级数的绝对及条件收敛性 .解时为Leibniz型级数, ……, 条件收敛 ;时 , 绝对收敛 .例3 若. 交错级数是否必收敛 ?解未必. 考查交错级数.这是交错级数 , 有. 但该级数发散 . 因为否则应有级数收敛 . 而.由该例可见 , 在Leibniz判别法中 , 条件单调是不可少的.例4 判断级数的敛散性.解从首项开始,顺次把两项括在一起, 注意到, 以及级数, 所论级数发散.例5设级数收敛. 证明级数收敛.证 . 由Abel或Dirichlet判法, 收敛.例6, 判断级数的敛散性.解., 现证级数收敛 : 因时不,又↘, 由Dirichlet判法, 级数收敛.故本题所论级数发散.例7判断级数的绝对收敛性.解由Dirichlet判法,得级数收敛.但.仿例6 讨论,知本题所论级数条件收敛.例8 设级数绝对收敛,收敛. 证明级数收敛.证先证数列收敛 . 事实上,收敛 ,收敛.令, 则数列收敛 ,故有界 . 设, 于是由Abel变换, 有, ( 或而,收敛. 又数列和收敛, 数列收敛 , 部分和数列收敛.例9设数列收敛 , 级数收敛 . 证明级数收敛 .证注意到,收敛 .例10设↘,.证明级数收敛.证法一由↘,↘,. 因此,所论级数是Leibniz型级数, 故收敛.证法二 , ↘,. 由Dirichlet判法, 收敛.. .。

华东师范大学数学系《数学分析》(第4版)(上册)(课后习题定积分)【圣才出品】

第9章　定积分§1　定积分概念1．按定积分定义证明：证明：对于[a ，b]的任一分割，任取，f （x ）＝k 相应的积分和为从而可取δ为任何正数，只要使，就有根据定积分定义有2．通过对积分区间作等分分割，并取适当的点集，把定积分看作是对应的积分和的极限，来计算下列定积分：解：（1）因f （x ）＝x 3在[0，1]上连续，所以f （x ）在[0，1]上可积．对[0，1]进行n 等分，记其分割为，取为区间的右端点，i ＝1，2，…，n ，得（2）同（1），有（3）由在[a，b]上连续知，f（x）在[a，b]上可积，对[a，b]进行n等分，记其分割为，则，取为区间的右端点，i＝1，2，…，n，得（4）同（3），取，得§2 牛顿-莱布尼茨公式1．计算下列定积分：解：（7）先求原函数，再求积分值：2．利用定积分求极限：解：（1）把极限化为某一积分的极限，以便用定积分来计算，为此作如下变形：这是函数在区间[0，1]上的一个积分和的极限．这里所取的是等分分割，，而恒为小区间的右端点，i＝1，2，…，n．所以有（2）不难看出，其中的和式是函数在区间[0，1]上的一个积分和．所以有（3）（4）3．证明：若f在[a，b]上可积，F在[a，b]上连续，且除有限个点外有F'（X）＝f（x），则有证明：对[a，b]作分割，使其包含等式F'（x）＝f（x）不成立的有限个点为部分分点，在每个小区间上对F （x ）使用拉格朗日中值定理，则分别存在，使于是因为f 在[a ，b]上可积，所以令，有§3 可积条件1．证明：若T '是T 增加若干个分点后所得的分割，则证明：设T 增加p 个分点得到T '，将p 个新分点同时添加到T ，和逐个添加到T ，都同样得到T '，所以我们只需证p ＝1的情形．在T 上添加一个新分点，它必落在T 的某一小区间内，而且将分为两个小区间，记作与．但T 的其他小区间（i≠k）仍旧是新分割T 1所属的小区间，因此，比较的各个被加项，它们之间的差别仅仅是前者中的一项换为后者中的两项．又因函数在子区间上的振幅总是小于其在区间上的振幅，即有．故即一般的，对增加一个分点得到，就有这里，故2．证明：若f（x）在[a，b]上可积，[α，β][a，b]，则f（x）在[α，β]上也可积．证明：已知f（x）在[a，b]上可积，故任给ε＞0，存在对[a，b]的某分割T，使得，在T上增加两个分点α，β，得到一个新的分割T'，则由上题结论知分割T'在[α，β]上的部分，构成[α，β]的一个分割，记为T*，则有故由可积准则知，f（x）在[α，β]上可积．3．设f、g均为定义在[a，b]上的有界函数．证明：若仅在[a，b]中有限个点处f（x）≠g（x），则当f在[a，b]上可积时，g在[a，b]上也可积，且证明：设f（x）与g（x）在[a，b]上的值仅在k个点处不同，记，由于f （x ）在[a ，b]上可积．存在，使当时，有令，则当时，有当时，，所以上式中至多仅有k项不为0，故这就证明g（x）在[a，b]可积，且。

华东师范大学数学系《数学分析》讲义实数集与函数【圣才出品】

第1章实数集与函数1.1本章要点详解本章要点■实数■数集•确界原理■函数的概念■复合函数与反函数重难点导学一、实数1．实数的表示若规定：012012..(1)999n n a a a a a a a a =- 则有限十进小数都能表示成无限循环小数．2．两个实数的大小关系给定两个非负实数其中a 0，b 0为非负整数，a k ，b k （k ＝1，2…）为整数，0≤a k ≤9，0≤b k ≤9．若有则称x 与y 相等，记为x ＝y ；若a 0＞b 0或存在非负整数l ，使得则称x 大于y 或y 小于x ．分别记为x ＞y 或y ＜x ．对于负实数x ，y ，若按上述规定分别有－x ＝－y 与－x ＞－y ，则分别称x ＝y 与x ＜y （或y ＞x ）．另外，自然规定任何非负实数大于任何负实数．3．实数的性质（1）实数集R 对加、减、乘、除（除数不为0）四则运算是封闭的，即任意两个实数的和、差、积、商（除数不为0）仍然是实数．（2）实数集是有序的，即任意两实数a ，b 必满足下述三个关系之一：a ＜b ，a ＝b ，a ＞b ．（3）实数的大小关系具有传递性，即若a ＞b ，b ＞c ，则有a ＞c ．（4）实数具有阿基米德性，即对任何a ，b ∈R ，若b ＞a ＞0，则存在正整数n ，使得na ＞b ．（5）实数集R 具有稠密性，即任何两个不相等的实数之间必有另一个实数．且既有有理数，也有无理数．（6）实数集R 与数轴上的点有着一一对应关系．任一实数都对应数轴上唯一的一点；反之，数轴上的每一点都唯一地代表一个实数．4．绝对值与不等式（1）绝对值①定义||0a a a a a ≥⎧=⎨-<⎩②性质a ．|a |＝|－a |≥0；当且仅当a ＝0时有|a |＝0；b ．－|a |≤a ≤|a |；c ．|a |＜h ⇔－h ＜a ＜h ；|a |≤h ⇔－h ≤a ≤h （h ＞0）；d ．三角形不等式：；f ．；g ．．（2）几个重要不等式①222a b ab +≥， sin 1x ≤， sin x x ≤；②均值不等式：12,,,n a a a +∀∈R ，令1211() n n i ii a a a M a a n n =+++==∑ 1121()nnn i n i i G a a a a a =⎛⎫== ⎪⎝⎭∏ 12111()111111i n nni i iinn H a a a a n a a =====+++∑∑ 有平均值不等式() () ()i i i H a G a M a ≤≤等号当且仅当12n a a a === 时成立．③Bernoulli 不等式1x ∀>-，有不等式(1)1, n x nx n +≥+∈N ，且当0x ≠时，(1)1nx nx +>+．二、数集•确界原理1．区间与邻域（1）区间设a,b∈R，且a＜b．称数集{x|a＜x＜b}为开区间，记作（a，b）；数集{x|a≤x≤b}称为闭区间，记作[a，b]；数集{x|a≤x＜b}和{x|a＜x≤b}都为半开半闭区间，分别记作[a，b）和（a，b]，以上这几类区间统称为有限区间．满足关系式x≥a的全体实数x的集合记作[a，＋∞）．符号∞读作“无穷大”，＋∞读作“正无穷大”．记其中－∞读作“负无穷大”．以上这几类数集都称为无限区间．有限区间和无限区间统称为区间．（2）邻域设a∈R，δ＞0，满足绝对值不等式|x－a|＜δ的全体实数x的集合称为点a的δ邻域，记作U（a，δ），或简单地写作U（a）．即有U（a；δ）＝{x||x－a|＜δ}＝（a－δ，a＋δ）点a的空心δ邻域定义为U0（a；δ）＝{x|0＜|x－a|＜δ}2．上确界与下确界（1）相关概念①设S是R中的一个数集．若存在数M（L），使得对一切x∈S，都有x≤M（x≥L），则称S为有上界（下界）的数集，数M（L）称为S的个上界（下界）．若数集S既有上界又有下界，则称S为有界集．若S不是有界集，则称S为无界集．②设S是R中的一个数集．若数η满足a．对一切x∈S，有x≤η，即η是S的上界；b．对任何α＜η，存在x0∈S，使得x0＞α，即又是S的最小上界．则称数η为数集S的上确界，记作η＝sup S③设S是R中的一个数集．若数ξ满足a．对一切x∈S，有x≥ξ，即ξ是S的下界；b．对任何β＞ξ，存在x0∈S，使得x0＜β，即ξ又是S的最大下界．则称数ξ为数集S的下确界，记作ξ＝inf S④上确界与下确界统称为确界．（2）重要定理①确界原理：设S为非空数集．若S有上界，则S必有上确界；若S有下界,则S必有下确界；②推广的确界原理：任一非空数集必有上、下确界．三、函数的概念1．函数的定义给定两个实数集D和M，若有对应法则f，使对D内每一个数x，都有唯一的一个数y ∈M与它相对应，则称f是定义在数集D上的函数，记作数集D称为函数f的定义域，x所对应的数y称为f在点x的函数值，常记为f（x）．2．函数的表示法主要有三种：表格法、图像法、解析法（公式法）．3．几个特殊的函数（1）常值函数y =c其定义域为D =(－∞，＋∞),其值域为R f ={c }．（2）绝对值函数0||0xx y x x x ≥⎧⎪==⎨⎪-<⎩其定义域为D ＝(－∞,＋∞),其值域为R f =[0,＋∞)．（3）符号函数10sgn 0010x y x x x >⎧⎪===⎨⎪-<⎩其定义域为D ＝(－∞，＋∞),其值域为R f ={－1，0，1}．（4）取整函数：y=[x ]，[x ]表示不超过x 的最大整数；（5）“非负小数部分”函数[]y x x =-，(,)x ∈-∞+∞它的定义域是(),D =-∞+∞，值域是[)0,1f R =．（6）狄利克雷函数1()0x Qy D x x Q∈⎧==⎨∉⎩其定义域为D ＝(－∞，＋∞)，其值域为f R ={0，1}．（7）取最值函数。

华东师范大学数学系《数学分析》(第4版)(上册)(名校考研真题函数的连续性)【圣才出品】

致连续性．[大连理工大学 2005 研]
解：f(x)在（0， + ）内非一致连续．
构造函数：
f (x) sin 1 x
可知， f (x)连续且有界。但是f在(x时) 非x一致0连续
．
反证法：如果函数 f (x) sin 1 一致连续，则对 0, x 0, 0, 当 x
| x ' x " | 时，
显然 M 是非空的，下证 f (m) m3 ．
用反证法，假设 f (m) m3 不成立，那么显然 f (m) m3 ，不妨设 f (m) m3 r ，
则对
0 x m, f (x) x3 ， f (x) f (m) r x3 m3 ．由于 y x3 是连续函数，则对于任
意的 r >0 ，存在 x ' ，使得 x '3 m3 r 0, 与单调性矛盾，因此假设不成立．
证明：对任意
，
试证：在
内
当 x 充分大时，有在
，
．
由
知在
零点．
，所以由连续函数的零点存在定理知，存
上严格单调递增，所以在
内有且仅有一个
3．证明 sin(x2 ) 在 0,上不一致连续. [上海交通大学 2004 研]
1 / 11
圣才电子书
十万种考研考证电子书、题库视频学习平

于是有
由此可知在（a，b）内一致连续当且仅当在（a，b）内一致连续，在
（a，b）内一致连续当且仅当
结论得证．
10．设 f (x) 在 0,2a上连续，且 f (0) ＝ f (2a) ，证明 x0 0, a，使 f (x0 ) ＝
f (x0 a) ．[上海交通大学 2004 研]

华东师范大学数学系《数学分析》(第4版)(下册)课后习题-函数列与函数项级数(圣才出品)

是单调递减的．
又对任意
故
由狄利克雷判别法知
致收敛．
（3）因为|x|＞r≥1，所以
在
上一
当 r＞1 时，因级数
收敛，所以在| x |＞r＞1 上一致收敛．
3 / 23
圣才电子书

当 r＝1 时，
十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
所以级数
上不一致收敛．
（4）因
时．
，而
上不一致收敛．考虑区间[0，M]时，
所以在[0，M]上一致收敛且
上内闭一致收敛．
（5）任意给定的
（i）
，考虑区间[－1，1]时，
由（ii）知在[0，＋∞）
（ii）D＝（－∞，＋∞）时．
故但由（i）知在
所以
在（－∞，＋∞）上不一致收敛．
上内闭一致收敛．
2．证明：设
2 / 23
若对每一个正整数 n 有
证明：必要性
总存在的一个邻域和 I 的一个内闭区间[a，b]，使得
所以
而在[a，b]上一致收敛于 f，因此在
上一致收敛于 f．
充分性
由已知
使得在
上一致收敛于
f．从而
当
时
有
显然，当
取遍[a，b]上所有点时，
覆盖[a，b]．由有限覆盖定理，存在有限个区间覆盖[a，b]．不妨设
取
，则当 n＞N 时，
证明：不妨设存在 M≥0，对任意
有|g（x）|＜M．因
在 D 上一致收敛于
S（x），故对任意
存在 N＞0，当 n＞N 时，对任意
，均有
从而，对任意
4 / 23
圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台

华东师范大学数学系《数学分析》(第4版)(上册)(课后习题数列极限)【圣才出品】

第2章　数列极限§1　数列极限概念1．设（1）对下列ε分别求出极限定义中相应的N ：（2）对可找到相应的N ，这是否证明了a n 趋于0？应该怎样做才对；（3）对给定的ε是否只能找到一个N ？解：（1）对任意ε＞0，由．设，这个不等式成立的一个充分条件为，即．因此取即可．所以，当ε1＝0.1时，相应的；当ε2＝0.01时，相应的；当ε3＝0.001时，相应的（2）在（1）中对都找到了相应的N ．这不能证明a n 趋于0，应该根据数列极限ε－N 定义，对任意正数ε，都找到相应的N ．对于本题，由，求得这样才能证明．（3）对任意的正数ε，若存在N ，使得当n ＞N 时，都有则当n ＞N ＋1，n ＞N ＋2，…时，也成立．因此，对给定的ε，若能找到一个N，则可以找到无穷多个N ．2．按ε－N 定义证明：证明：（1）由于故对任意的ε＞0，只要取，则当n ＞N 时，，这就证明了（2）不妨设n ＞2，则对任意的ε＞0，只要取，则当n ＞N时，有（3）由于对任意的ε＞0，只要取，则当n ＞N 时，有（4）由于，对于任意的ε＞0，只要取，则当n ＞N 时（5）因为a ＞1，令a ＝1＋h ，h ＞0，由得对于任给ε＞0，取，则当n ＞N 时，有故3．根据例2、例4和例5的结果求出下列极限，并指出哪些是无穷小数列：解：根据数列极限可得到以下结果：（1）在中取得（2）在中取得（3）在中取a＝3，得（4）在中取，得（5）在中取得（6）在中取a＝10，得（7）在中取得其中（1）、（3）、（4）、（5）中的数列是无穷小数列．4．证明：若，则对任一正整数k，有证明：因为，所以，对于任给ε＞0，存在N，当n＞N时，于是当n＞N时，有n＋k＞n＞N，所以，因此5．试用定义1′证明：（1）数列不以1为极限；（2）数列发散．证明：定义1′：任给ε＞0，若在U（a；ε）之外数列{a n}中的项至多只有有限个，则称数列{a n}收敛于极限a．（1）取，则，当n＞1时，于是，数列{a n）中有无穷多个项落在U（1；ε）之外．由定义1′知，{a n}不以1为极限．（2）当n为偶数时．因此，数列是无界的．设a是任意一个实数，取ε＝1，则于是，数列{a n}中有无穷多个项落在U（a；1）之外，否则{a n}有界．故数列{a n}不收敛于任何一个数，即数列发散．6．证明定理2.1，并应用它证明数列的极限是1．证明：（1）定理2.1 数列{a n}收敛于a的充要条件是：{a n－a}为无穷小数列．充分性，设{a n－a}为无穷小数列，则，于是，对任意ε＞0，存在N，使得当n＞N时，即，按照数列收敛的定义，数列{a n}收敛于a．必要性，设数列{a n}收敛于a，那么，对任意ε＞0，存在N，使得当n＞N时，a n－a＜ε，即于是，数列{a n－a}收敛于0，即{a n－a}为无穷小数列．（2）因为是无穷小数列，所以7．在下列数列中哪些数列是有界数列，无界数列以及无穷大数列：解：（1）因为，所以是无界数列，但不是无穷大数列．（2）因为，所以{}是有界数列，但不存在．（3）因为，所以是无穷大数列，也是无界数列．（4）因为，所以是无界数列，但不是无穷大数列．8．证明：若当且仅当a为何值时反之也成立？证明：（1）若，则对任意ε＞0，存在N，使得n＞N时，因为，所以对于任意ε＞0，当n＞N时，也有＜ε．于是（2）当且仅当a＝0时，由可推出，此时，命题变为：证明如下：由知，对任意ε＞0，存在N，当n＞N时，即}是发|－0|＜ε,于是，如果a≠0，数列满足但数列{a散的．9．按ε－N定义证明：证明：（1）对任意ε＜0，由．则当n＞N时．故（2）因为，所以对任意ε＞0，由得，取，则当n＞N时，（3）当n为偶数时，当n为奇数时，对任意ε＞0，取，则当n＞N时，10．设a n≠0，证明的充要条件是证明：必要性，若则当n＞N时，有又因为a n≠0，所以．对取，当n＞N时，有即充分性，若则当n＞N时，有即，对，取，则当n＞N时，有，即．§2　收敛数列的性质1．求下列极限：。

华东师范大学数学系《数学分析》讲义-第十二章至第十五章【圣才出品】

或一般项．
数项级数（12-1）也常写作
或简单写作∑un．
（2）数项级数（12-1）的前 n 项之和，记为
称它为数项级数（12-1）的第 n 个部分和，也简称部分和．（3）若数项级数（12-1）的部分和数列{Sn}收敛于 S，则称数项级数（12-1）收敛，
称 S 为数项级数（12-1）的和，记作
2 / 53
5 / 53
圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台

①若对一切 n＞N0，不等式
成立，则级数∑un 收敛； ②若对一切 n＞N0，不等式
成立，则级数∑un 发散．（4）根式判别法的极限形式设∑un 为正项级数，且
则 ①当 l＜1 时，级数∑un 收敛； ②当 l＞1 时，级数∑un 发散．注：若 l＝1，则根式判别法仍无法对级数的敛散性作出判断． 3．积分判别法设 f 为[1，＋∞）上非负减函数，则正项级数∑f（n）与反常积分
成立，则级数∑un 发散．（2）比式判别法的极限形式若∑un 为正项级数，且
则 ①当 q＜1 时，级数∑un 收敛； ②当 q＞1 或 q＝＋∞时，级数∑un 发散．注：若 q＝1 时，用比式判别法不能对级数的敛散性作出判断，因为它可能是收敛的，
也可能是发散的．（3）柯西判别法，或称根式判别法设∑un 为正项级数，且存在某正数 N0 及正常数 l
（2）去掉、增加或改变级数的有限个项，不改变级数的敛散性．（3）在收敛级数的项中任意加括号，既不改变级数的收敛性，也不改变它的和．
二、正项级数
3 / 53
圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台

若数项级数各项的符号都相同，则称它为同号级数，对于同号级数，各项都是由正数组

华东师范大学数学系《数学分析》(第4版)(上册)(章节题库定积分的应用)【圣才出品】

3．求曲线
的全长．
解：将曲线改写成参数方程，并计算微弧：
因此
4．已知抛物叶形线作 M．求
如图 10-3 所示，其中当 0≤x≤3 时的叶形部分记
（1）M 的面积；
（2）M 的周长；
（3）M 绕 x 轴旋转所得旋转体的体积
（4）M 绕 x 轴旋转所得旋转体的侧面积
3/5
圣才电子书

图 10-1 则
的切线，切线与 x 轴交点的横坐标是
即切点的横坐标是
于是切线斜率为
（2）所求的旋转体的体积为
切线方程是
Hale Waihona Puke 2．求圆的渐伸线和连接
两个端点：起点 A（a，0）与终点 B（a，-2πa）的直线段 AB 所围成图形的面积，并求
渐伸线的弧长
1/5
圣才电子书
十万种考研考证电子书、题库视频学习平

圣才电子书

十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
第 10 章定积分的应用
1．过点（4，0）作曲线
的切线．
（1）求切线的方程；
（2）求由这条切线与该曲线及 x 轴所围成的平面图形（如图 10-1 所示）绕 x 轴旋转
一周所得的旋转体的体积．
解：（1）令过点（4，0）作曲线
（5）M 的重心．
十万种考研考证电子书、题库视频学习平台
解：（1）由对称性，只要求出果，即
图 10-3 与 x 轴所围成的面积，两倍即得结
（2）由此即得
（3）（4）（5）由对称性，
5．求抛物体
的重心和绕 z 轴的转动惯量（已知抛物体的密度为 1）．
4/5
圣才电子书
十万种考研考证电子书、题库视频学习平

华东师范大学数学系《数学分析》讲义定积分【圣才出品】

第9章定积分9.1本章要点详解本章要点■定积分的概念■牛顿-莱布尼茨公式■可积条件■定积分的性质■微积分基本定理/定积分计算重难点导学一、定积分概念1．问题提出背景类似计算曲边梯形面积的几何问题和求变力做功的力学问题，求解的思想方法可以用“分割，近似求和，取极限”来概括，这也是产生定积分概念的背景．2．定积分的相关定义（1）设闭区间[,]a b 上有1n +个点，依次为0121n n a x x x x x b -=<<<<<=L ，它们把[,]a b 分成n 个小区间1[,],1,2,,i i i x x i n -∆==L ，这些分点或这些闭子区间构成对[,]a b 的一个分割，记为{}01,,,n T x x x =L 或{}12,,,n ∆∆∆L小区间i ∆的长度为1i i i x x x -∆=-并记1||||max{}i i nT x ≤≤=∆称为分割T 的模．（2）设f 是定义在[,]a b 上的一个函数，对于的[,]a b 一个分割12{,,,}n T =∆∆∆L ，任取点,1,2,,i i i n ξ∈∆=L ，并作和式1()n i i i f x ξ=∆∑，称此和式为函数f 在[,]a b 上的一个积分和，又称黎曼和．（3）设f 是定义在[,]a b 上的一个函数，J 是一个确定的实数，若对任给的正数ε，总存在某一正数δ，使得对[,]a b 的任何分割T ，以及在其上任意选取的点集{}i ξ，只要||||T δ<，就有1|()|ni i i f x J ξε=∆-<∑，则称函数f 在区间[,]a b 上可积或黎曼可积．数J 称为f 在[,]a b 的定积分或黎曼积分，记作()d ba J f x x =⎰其中f 称为被积函数，x 称为积分变量，[,]ab 称为积分区间，,a b 分别称为这个定积分的下限和上限．二、牛顿-莱布尼茨公式若函数f 在[,]a b 上连续，且存在原函数，即()(),[,]F x f x x a b '=∈，则f 在[,]a b 上可积，且()d =()()ba f x x Fb F a -⎰上式称为牛顿-莱布尼茨公式．它也常写成()d =()b ba a f x x F x ⎰三、可积条件1.可积的必要条件若函数f 在[,]a b 上可积，则f 在上[,]a b 必定有界．2.可积的充要条件（1）可积准则函数f 在[,]a b 上可积的充要条件是：任给0ε>，总存在相应的一个分割T ，使得()(T)S T s ε-<（2）可积准则的改述函数f 在[,]a b 上可积的充要条件是：任给0ε>，总存在相应的某一分割T ，使得i i T xωε∆<∑3.可积的充分条件（1）若f 为[,]a b 上的连续函数，则f 在[,]a b 上可积．（2）若是f 区间[,]a b 上只有有限个间断点的有界函数，则f 在[,]a b 上可积．（3）若f 是[,]a b 上的单调函数，则f 在[,]a b 上可积．四、定积分的性质1.定积分的基本性质（1）若f 在[,]a b 上可积，k 为常数，则kf 在[,]a b 上也可积，且()()d d b b a a kf x x k f x x =⎰⎰（2）若f ，g 都在[,]a b 上可积，则f g ±在[,]a b 也可积，且()()[()()]d d d b b ba a a f x g x x f x x g x x ±=±⎰⎰⎰（3）若,f g 都在[,]ab 上可积，则f ·g 在[a ，b ]上也可积．（4）f 在[,]a b 上可积的充要条件是：任给(,)c a b ∈，f 在[,]a c 与[,]c b 上都可积，此时又有等式()()()d d d b c ba a c f x x f x x f x x =+⎰⎰⎰（5）设f 为[,]a b 上的可积函数，若()0,[,]f x x a b ≥∈，则()d 0ba f x x ≥⎰推论：积分保不等式性若f 与g 为[,]a b ]上的两个可积函数，且()g(x),[,]f x x a b ≤∈，则有()()d d b ba a f x x g x x ≤⎰⎰（6）若f 在[,]ab 上可积，则||f 在[,]a b 上也可积，且()()d d b b a a f x x f x x≤⎰⎰2．积分中值定理（1）积分第一中值定理若f 在[,]a b 连续，则至少存在一点[,]a b ξ∈，使得()d =()()b a f x x f b a ξ-⎰（2）推广的积分第一中值定理若f 与g 都在[,]a b 上连续，且()g x 在[,]a b 上不变号，则至少存在一点[,]a b ξ∈，使得()()g()d =()d bba a f x x x f g x x ξ⎰⎰五、微积分学基本定理·定积分计算1．变限积分与原函数的存在性（1）定义设f 在[a ，b ]上可积，根据定积分的性质，对任何x ∈[a ，b ]，f 在[a ，x ]上也可积．于是，由（9-1）定义了一个以积分上限x为自变量的函数，称为变上限的定积分．类似地，又可定义变下限的定积分Φ与ψ统称为变限积分．（2）变限积分的性质①若f在[a，b]上可积，则由式（9-1）所定义的函数φ在[a，b]上连续．②原函数存在定理（微积分学基本定理）若f在[a，b]上连续，则由式（9-1）所定义的函数函在[a，b]上处处可导，且（3）重要定理①积分第二中值定理设函数f在[a，b]上可积，则：a．若函数g在[a，b]上减，且g（x）≥0，则存在ξ∈[a，b]，使得b．若函数g在[a，b]上增，且g（x）≥0，则存在η∈[a，b]，使得②推论设函数f在[a，b]上可积．若g为单调函数，则存在ξ∈[a，b]，使得2．换元积分法与分部积分法（1）定积分换元积分法若函数f在[a，b]上连续，φ在[α，β]上可积，且满足则有定积分换元公式（2）定积分分部积分法若u（x），ν（z）为[a，b]上的可微函数，且u′（x）和ν′（x）都在[a，b]上可积，则有定积分分部积分公式3．泰勒公式的积分型余项设函数f在点x0的某邻域U（x0）上有n＋1阶连续导函数．令x∈U（x0），则（1）积分型余项（2）拉格朗日型余项。