考研数学:终极奥义-一元函数导数与微分
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奇偶性一般是在考查0处得导数时有所应用(不只是导数性质,考查一个函数的抽象性质在点0处的性质时,很可能是对奇函数(奇偶性)的考查。P57-二4);求n阶导数中可能效果显著,从而简化繁杂甚至不可能而又不必要的过程,有时多次重复使用奇偶性
2.9.设u=f(x)在(a ,b)内可微,且在(a ,b)内有du= ,则f(x)=C1x+C2,其中C1,C2为任意常数。
对以分段函数的变限积分为函数F(x)的情况,若原函数在分界点x0间断,则F(x)在分界点以外的导数就是原分段函数的值,而分界点处的导数是原分段函数的极限值。
分段函数的每个函数在分段点x0邻域任意阶可导,则该分段函数在x0具有k阶导数(k阶可导)的充要条件可以是:每个函数在x0处具有系数完全相同的泰勒公式。
事实上, 其中 与 无关(取决于x0,但dy与x0和dx都有关)的常数,它的存在是可微的必要条件;dy- 或者 -dy都是 的高阶无穷小
的意义:定义是这样的,当
2.2.关于导数定义式:在定义单侧导数时, 0-(左导数)时 是负数这一事实并不影响表达式的形式,不需要提出负号,仔细想想其实正体现了自变量与因变量的变化关系(导数的本质)。P32
极坐标变直角坐标在极坐标函数表达式r(θ)中,θ和x=rcosθ关系中的θ是同一变量
若平面曲线C的隐式方程为f(x ,y)=0(和方程确定的隐函数求导法紧密联系),其中f(x ,y)有连续的一阶导数,则C在M0(x0,y0)的切线方程为: 是切线的法向量,也是曲线C在点M0的法向量(向量(x ,y)与斜率的关系:k=y/x)
2.4.有关导数几何意义的扩展:某点可导且导数相同,曲线在该点(有相同的切线)相切;某点连续二阶可导,且一阶导数相等,二阶导数相等但不为0,曲线相切并有相同的曲率(注意,由曲率公式可知,在一是阶导数相等的前提下);邻域内有相同的凹凸性(凹凸性是区域性质)。P33
2.5.一阶导数表示的物理量关系扩充: ;甚至有二阶导数的力学意义(物理意义)。
关于利用泰勒公式求n阶导数,是利用泰勒公式(x-x0)n项的系数来确定的,f(n)(x0)=n!An
2.21.莱布尼茨法则求乘积的n阶导数:
2.22.f(x)与|f(x)|之间可导性的关系:f(x0) 0,f(x)在x0连续,则f(x)在x0可导|f(x)|在x0可导。
f(x0)=0,f’(x0)=0(可导且为0)|f(x0)|在x0可导
2.23.g(x)在x=a时可导,f(x)在x=a连续不可导(含绝对值时常出现这种情况),则g(x)f(x)在x=a处:当g(a) 0时,不可导;当g(a)=0时,可导且导数为g’(a)f(a)
2.24.反函数的一阶导数和二阶导数(极易推导,记忆结论):ϕ’(y)=1/f’(x),ϕ’’(y)=-f’’(x)/[f’(x)]3。
2.16.幂指数函数 的求导:(两个方法一定意义上具有一致性)方法一:将 表示成 后再求导;方法二:对y= 两边同时取对数,再对x求导并注意y是x的函数。
求连乘积y=f1(x)*f2(x)*…*fn(x)(指数函数连乘更是优越有加,注意除法是特殊的乘法)的导数或微分:两边取绝对值(为取对数为前提),再对两边取对数,最后求导(求导过程可去绝对值)
2.20.注意求n阶导数时,大题中总结规律写出结果需进行归纳法证明的必要性。P53-2.39
记一些归纳公式应用于分解法求n阶导数:有理函数、无理函数分式分解,拼凑分子出现公式形式;三角函数利用恒等变形得到三角函数n阶导数的两个基本公式形式
公式:
(sin换cos同样成立)
特别地,
对公式ln(ax+b)(n),ax+b*为高次多项式时,因式分解为乘(除)积化对数外和差(各单位都是ax+b标准形式)后再利用利用公式求解P53-2.40
2.13.关于一阶微分形式不变性的理解:永远都有dy=f’(x)dx的基本形式,有必要时,一层一层地剥开复合函数的微分。
2.14.初等函数的导数还是初等函数,所以可求初等函数的任意阶导数。
2.15. ,x> 0
对y= 求导:y= => y’= =>y’= (x=0)
,x< 0 - *(-x)’=
对数绝对值求导可去绝对值求导,但积分则要需要加绝对值(对数要求底数大于0)
除此之外,关于定义式表达式变形的考查,注意始终保持表达式形式一致( ),又如+ 中 可以是负的表达式(-相当于+(负数)),对应分母也应是负的表达式; 前乘常数(不影响极限逼近),分母的 也要乘常数(再作变量代换即回归定义式);拼凑的思想在这里尤其重要,对题型敏感:……
对(近似)求导定义式的极限问题不能用洛必达法则逼迫只能拼凑组合定义式。P54-2.42甚至出现部分符合定义式,部分是初等函数或其他形式的情况(特别是出现f(x0)=0甚至f(x0)=1, g(x)=ln(f(x))时,使定义式形式更难被发觉))
导数定义求法在明确意义后,求导数纯粹是对极限的考查,所以会出现灵活用数列(如xn=1/n)来代替 作极限逼近量这类考查方式,如出现1/n(n-> ),很可能考查的不是极限本身,而是1/n体现的数列极限或微元法概念P57-二10
2.12.关于补充定义的应用:对抽象函数,不改变原题函数关系(点值关系)时,可进行有利于解题的补充定义。(P35)
2.6.连续与可导(可微)的关系:连续不一定可导,但不连续一定不可导。事实上,左右分别可导即可判断连续,此时左右导数不一定相等,即不可导。
, , 等在x=0处连续,但不可导。(典型。应用。记住。)出现此类函数(有时与其他函数复合)考查在x=0处的可导性(换个问法:存在第几阶导数?)
2.7.可导的实质是对点的可导,所以区间可导强调了区间的每一个点可导。
考研数学:终极奥义-一元函数导数与微分
2.1.什么是微分(几何意义)?
是曲线y=f(x)在点x0处相应于自变量增量 的纵坐标f(x0)的增量,微分 是曲线y=f(x)在点M0(x0,f(x0))处的切线在x0处相应于自变量增量 的纵坐标的增量(函数增量的线性主要部分);而一般规定自变量x的微分dx=
该题型也就只在分界点处求导存在考查性:先分别按求导法则求出非分界点函数导数,再按照以上情形求分界点处导数,最后整合(合并或者独立)
对于分段函数在分界点的连续性和可导性判别,一般先判别可导性,因为可导必连续
分段函数分界点处可导反求参变量的题型:分界点处连续;左右导数相等
对一般分段函数(在各自区间内任意阶可导)在分界点x0处具有k阶导数的充要条件是:有相同的泰勒公式,即f1(x)=f2(x)=a0+a1(x-x0)+a2(x-x0)2+…+ak(x-x0)k+o((x-x0)k)(x->x0)
2.17.变限积分(包括变上限、变下限、变上下限)求导法:设f(t)在[a ,b]连续,ϕ(x),ψ(x)在[α,β]可导,当x [α,β]时,a ϕ(x),ψ(x) b,则 在[α,β]可导(拆分为两个变上限积分):
变限积分往往隐含着初始条件,即取变限积分上限=下限时,表达式的值是确定的
2.18.由方程确定的一元隐函数求导的一般方法:两边同时求导;两边同时微分;对F(x ,y)=0有y’= 。求微分,一阶微分形式不变;先运用上面方法求导后得dy=y’dx。
对x0 (a ,b),有f’(x0)(x-x0)=f(x)-f(x0),其中f(x0)、f’(x0)、x0均为常数,易得到上面结果
2.10.f’(x0)不存在的另一种表述其实可以为: 时, 不是无穷小量。
导数存在,则其定义式分子部分必须趋近于0,这个隐含条件常用于参变量确定
2.11.须定义法求导数的情况:没有明确指明(初等函数等简单明了函数除外)函数f(x)可导(有时会是指明‘连续’来迷惑干扰);分段函数在分界点处的导数
对F(x ,y)=0,有 ,再有 。
求二阶及以上导数时,注意用函数对应代换来简化由一阶导数求二阶导数的过程。
2.19.分段函数分界点求导考查有三种形式:在分界点处自变量实际上可取等号(前提是都存在定义),分界点两侧表达式不同=>分别按求导法则求左右导数;分界点处函数无定义,分界点两侧表达式不同=>定义法求左右导数;分界点(分段点并不一定是间断点)处函数无定义但连续(‘非分界点处函数可导’,一般这个条件都满足:非分界点的函数是初等函数),分界点两侧表达式相同=>函数求导后求导数极限。
所以,f(x)在某点x0可导不能说明其在x0邻域可导及f’(x)在x0处连续,必须是说f(x)的导数存在或者可导(洛必达法则使用的前提)……
某点的n阶导数(或在某点x0)存在可以说明该邻域n-1阶可导(具有一切低于n阶的导数),n阶可导与否不能判断,从而不能求导而只能对定义式进行相关判断或处理。在具体题目中,x不一定是未知数,此时它相当于x0的意义。P57-12
切线实际上是对应单侧极限的性质,只有当左右切线重合时(左右导数相等=可导=导数存在),导数才存在。注意:切线垂直于x轴时,左右导数可以是相等的,也可以互为相反数,如 (P56-5)所以,说两切线存在一个夹角不完全准确(P33)
求导以求切线、法线问题:不给出切点坐标或者给出点不在曲线上时,都先按切点——设为(x0,y0),写出切线或法线方程,再考虑其他条件。P55-2.43
事实上,由原函数与反函数是同一曲线,在同一点处有相同的曲率,由曲率公式可知原函数和反函数一、二阶导数之间的定量关系。
关于下面类型的式子(经常在可导条件下,出现在定义式分母位置,而分子是有界量(或0或 )从而确定分母必须成0或 或确定数)中参变量的确定: ,a<0时为0;a=0时为1;a>0时为 。又如:……
可导性的判断:如果要考查,绝对是考查复合函数(复合结果和原函数可导性没有必然联系)和分段函数分界点处的可导性,而又必须是用定义确定,从而又是对求极限的考查
导数定义式的扩展:虽然定义式是对某点的导数的定义,但也应该在题目中看出f’(x)= 。
2.3.导数与切线的关系:导数存在一定存在切线,但导数不存在不一定不存在切线。存在切线不一定存在导数。
某点有连续的导数……
而一般情况下f(x)代表函数,f(x)有n阶导数,n阶可导,n阶导数存在三种说法等价
2.8.设f(x)在I上可导,若f(x)在I为奇函数,则f’(x)在I上为偶函数;若f(x)在I为偶函数,则f’(x)在I上为奇函数;f(x)在XLeabharlann Baidu可导,以T为周期,则f’(x)在X上也以T为周期。
2.9.设u=f(x)在(a ,b)内可微,且在(a ,b)内有du= ,则f(x)=C1x+C2,其中C1,C2为任意常数。
对以分段函数的变限积分为函数F(x)的情况,若原函数在分界点x0间断,则F(x)在分界点以外的导数就是原分段函数的值,而分界点处的导数是原分段函数的极限值。
分段函数的每个函数在分段点x0邻域任意阶可导,则该分段函数在x0具有k阶导数(k阶可导)的充要条件可以是:每个函数在x0处具有系数完全相同的泰勒公式。
事实上, 其中 与 无关(取决于x0,但dy与x0和dx都有关)的常数,它的存在是可微的必要条件;dy- 或者 -dy都是 的高阶无穷小
的意义:定义是这样的,当
2.2.关于导数定义式:在定义单侧导数时, 0-(左导数)时 是负数这一事实并不影响表达式的形式,不需要提出负号,仔细想想其实正体现了自变量与因变量的变化关系(导数的本质)。P32
极坐标变直角坐标在极坐标函数表达式r(θ)中,θ和x=rcosθ关系中的θ是同一变量
若平面曲线C的隐式方程为f(x ,y)=0(和方程确定的隐函数求导法紧密联系),其中f(x ,y)有连续的一阶导数,则C在M0(x0,y0)的切线方程为: 是切线的法向量,也是曲线C在点M0的法向量(向量(x ,y)与斜率的关系:k=y/x)
2.4.有关导数几何意义的扩展:某点可导且导数相同,曲线在该点(有相同的切线)相切;某点连续二阶可导,且一阶导数相等,二阶导数相等但不为0,曲线相切并有相同的曲率(注意,由曲率公式可知,在一是阶导数相等的前提下);邻域内有相同的凹凸性(凹凸性是区域性质)。P33
2.5.一阶导数表示的物理量关系扩充: ;甚至有二阶导数的力学意义(物理意义)。
关于利用泰勒公式求n阶导数,是利用泰勒公式(x-x0)n项的系数来确定的,f(n)(x0)=n!An
2.21.莱布尼茨法则求乘积的n阶导数:
2.22.f(x)与|f(x)|之间可导性的关系:f(x0) 0,f(x)在x0连续,则f(x)在x0可导|f(x)|在x0可导。
f(x0)=0,f’(x0)=0(可导且为0)|f(x0)|在x0可导
2.23.g(x)在x=a时可导,f(x)在x=a连续不可导(含绝对值时常出现这种情况),则g(x)f(x)在x=a处:当g(a) 0时,不可导;当g(a)=0时,可导且导数为g’(a)f(a)
2.24.反函数的一阶导数和二阶导数(极易推导,记忆结论):ϕ’(y)=1/f’(x),ϕ’’(y)=-f’’(x)/[f’(x)]3。
2.16.幂指数函数 的求导:(两个方法一定意义上具有一致性)方法一:将 表示成 后再求导;方法二:对y= 两边同时取对数,再对x求导并注意y是x的函数。
求连乘积y=f1(x)*f2(x)*…*fn(x)(指数函数连乘更是优越有加,注意除法是特殊的乘法)的导数或微分:两边取绝对值(为取对数为前提),再对两边取对数,最后求导(求导过程可去绝对值)
2.20.注意求n阶导数时,大题中总结规律写出结果需进行归纳法证明的必要性。P53-2.39
记一些归纳公式应用于分解法求n阶导数:有理函数、无理函数分式分解,拼凑分子出现公式形式;三角函数利用恒等变形得到三角函数n阶导数的两个基本公式形式
公式:
(sin换cos同样成立)
特别地,
对公式ln(ax+b)(n),ax+b*为高次多项式时,因式分解为乘(除)积化对数外和差(各单位都是ax+b标准形式)后再利用利用公式求解P53-2.40
2.13.关于一阶微分形式不变性的理解:永远都有dy=f’(x)dx的基本形式,有必要时,一层一层地剥开复合函数的微分。
2.14.初等函数的导数还是初等函数,所以可求初等函数的任意阶导数。
2.15. ,x> 0
对y= 求导:y= => y’= =>y’= (x=0)
,x< 0 - *(-x)’=
对数绝对值求导可去绝对值求导,但积分则要需要加绝对值(对数要求底数大于0)
除此之外,关于定义式表达式变形的考查,注意始终保持表达式形式一致( ),又如+ 中 可以是负的表达式(-相当于+(负数)),对应分母也应是负的表达式; 前乘常数(不影响极限逼近),分母的 也要乘常数(再作变量代换即回归定义式);拼凑的思想在这里尤其重要,对题型敏感:……
对(近似)求导定义式的极限问题不能用洛必达法则逼迫只能拼凑组合定义式。P54-2.42甚至出现部分符合定义式,部分是初等函数或其他形式的情况(特别是出现f(x0)=0甚至f(x0)=1, g(x)=ln(f(x))时,使定义式形式更难被发觉))
导数定义求法在明确意义后,求导数纯粹是对极限的考查,所以会出现灵活用数列(如xn=1/n)来代替 作极限逼近量这类考查方式,如出现1/n(n-> ),很可能考查的不是极限本身,而是1/n体现的数列极限或微元法概念P57-二10
2.12.关于补充定义的应用:对抽象函数,不改变原题函数关系(点值关系)时,可进行有利于解题的补充定义。(P35)
2.6.连续与可导(可微)的关系:连续不一定可导,但不连续一定不可导。事实上,左右分别可导即可判断连续,此时左右导数不一定相等,即不可导。
, , 等在x=0处连续,但不可导。(典型。应用。记住。)出现此类函数(有时与其他函数复合)考查在x=0处的可导性(换个问法:存在第几阶导数?)
2.7.可导的实质是对点的可导,所以区间可导强调了区间的每一个点可导。
考研数学:终极奥义-一元函数导数与微分
2.1.什么是微分(几何意义)?
是曲线y=f(x)在点x0处相应于自变量增量 的纵坐标f(x0)的增量,微分 是曲线y=f(x)在点M0(x0,f(x0))处的切线在x0处相应于自变量增量 的纵坐标的增量(函数增量的线性主要部分);而一般规定自变量x的微分dx=
该题型也就只在分界点处求导存在考查性:先分别按求导法则求出非分界点函数导数,再按照以上情形求分界点处导数,最后整合(合并或者独立)
对于分段函数在分界点的连续性和可导性判别,一般先判别可导性,因为可导必连续
分段函数分界点处可导反求参变量的题型:分界点处连续;左右导数相等
对一般分段函数(在各自区间内任意阶可导)在分界点x0处具有k阶导数的充要条件是:有相同的泰勒公式,即f1(x)=f2(x)=a0+a1(x-x0)+a2(x-x0)2+…+ak(x-x0)k+o((x-x0)k)(x->x0)
2.17.变限积分(包括变上限、变下限、变上下限)求导法:设f(t)在[a ,b]连续,ϕ(x),ψ(x)在[α,β]可导,当x [α,β]时,a ϕ(x),ψ(x) b,则 在[α,β]可导(拆分为两个变上限积分):
变限积分往往隐含着初始条件,即取变限积分上限=下限时,表达式的值是确定的
2.18.由方程确定的一元隐函数求导的一般方法:两边同时求导;两边同时微分;对F(x ,y)=0有y’= 。求微分,一阶微分形式不变;先运用上面方法求导后得dy=y’dx。
对x0 (a ,b),有f’(x0)(x-x0)=f(x)-f(x0),其中f(x0)、f’(x0)、x0均为常数,易得到上面结果
2.10.f’(x0)不存在的另一种表述其实可以为: 时, 不是无穷小量。
导数存在,则其定义式分子部分必须趋近于0,这个隐含条件常用于参变量确定
2.11.须定义法求导数的情况:没有明确指明(初等函数等简单明了函数除外)函数f(x)可导(有时会是指明‘连续’来迷惑干扰);分段函数在分界点处的导数
对F(x ,y)=0,有 ,再有 。
求二阶及以上导数时,注意用函数对应代换来简化由一阶导数求二阶导数的过程。
2.19.分段函数分界点求导考查有三种形式:在分界点处自变量实际上可取等号(前提是都存在定义),分界点两侧表达式不同=>分别按求导法则求左右导数;分界点处函数无定义,分界点两侧表达式不同=>定义法求左右导数;分界点(分段点并不一定是间断点)处函数无定义但连续(‘非分界点处函数可导’,一般这个条件都满足:非分界点的函数是初等函数),分界点两侧表达式相同=>函数求导后求导数极限。
所以,f(x)在某点x0可导不能说明其在x0邻域可导及f’(x)在x0处连续,必须是说f(x)的导数存在或者可导(洛必达法则使用的前提)……
某点的n阶导数(或在某点x0)存在可以说明该邻域n-1阶可导(具有一切低于n阶的导数),n阶可导与否不能判断,从而不能求导而只能对定义式进行相关判断或处理。在具体题目中,x不一定是未知数,此时它相当于x0的意义。P57-12
切线实际上是对应单侧极限的性质,只有当左右切线重合时(左右导数相等=可导=导数存在),导数才存在。注意:切线垂直于x轴时,左右导数可以是相等的,也可以互为相反数,如 (P56-5)所以,说两切线存在一个夹角不完全准确(P33)
求导以求切线、法线问题:不给出切点坐标或者给出点不在曲线上时,都先按切点——设为(x0,y0),写出切线或法线方程,再考虑其他条件。P55-2.43
事实上,由原函数与反函数是同一曲线,在同一点处有相同的曲率,由曲率公式可知原函数和反函数一、二阶导数之间的定量关系。
关于下面类型的式子(经常在可导条件下,出现在定义式分母位置,而分子是有界量(或0或 )从而确定分母必须成0或 或确定数)中参变量的确定: ,a<0时为0;a=0时为1;a>0时为 。又如:……
可导性的判断:如果要考查,绝对是考查复合函数(复合结果和原函数可导性没有必然联系)和分段函数分界点处的可导性,而又必须是用定义确定,从而又是对求极限的考查
导数定义式的扩展:虽然定义式是对某点的导数的定义,但也应该在题目中看出f’(x)= 。
2.3.导数与切线的关系:导数存在一定存在切线,但导数不存在不一定不存在切线。存在切线不一定存在导数。
某点有连续的导数……
而一般情况下f(x)代表函数,f(x)有n阶导数,n阶可导,n阶导数存在三种说法等价
2.8.设f(x)在I上可导,若f(x)在I为奇函数,则f’(x)在I上为偶函数;若f(x)在I为偶函数,则f’(x)在I上为奇函数;f(x)在XLeabharlann Baidu可导,以T为周期,则f’(x)在X上也以T为周期。