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高等數學筆記第三天

導函式的形式:

      

       推導: 

                

       例題: 求: ,在 h-> 0 時的導數;

左極限,左導數等價;  右極限,右導數等價;

對於間斷點處,必須用定義證明其導數。  

        例題: 求: 在x=1處的可導性。

二項展開式:

     

     排列組合計法:

           

    排列組合法的理解:

           

導函式的定義式:

       y',  f'(x)  或  dy/dx;

常見導函式公式:   

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

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

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

導數的幾何意義:

     法線方程:   y - f(xˇ0) = - 1/f'(xˇ0) *(x-xˇ0);

     切線方程:  y- f(xˇ0)  = f'(xˇ0)* (x-xˇ0);

可導,連續,極限三者間的關係:

      函式在一點可導,則函式在該點  一定 連續;

      函式在一點連續,函式在該點不一定可導。 (如: y = |x|;)

       可導 ----->   連續----->  有極限;  連續 ----\---> 可導;   無極限 ----> 不連續 ----> 不可導;

函式的求導法則:

   *四則運算:

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

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

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

  *反函式的求導法則:

            1.關於 y=x 對稱 的兩直線 斜率關係:   kˇ2 = 1/kˇ1;  ,即 f'(x) = 1/f'(y)   ;

                例子: y = arc sin x;   y = arc tan x;  (注意,函式的複合關係運算式:  sin( arc sin x )) = x );

               常見的三角函式的反函式求導結果:

                  1.弦類:       

                  2.切類:             

                  3.割類:待定...

  *複合函式求導法則:

            ,  鏈式法則;

            關鍵點:   1.弄清複合層次;

                             2.從外向內相乘;

                             3.不漏掉任何一層;

    *抽象函式求導法則:

            1.注意:  [f(sinx)] '  =/= f'(sinx), 它們選定的引數不同, 前者是以 x, 而後者 的sinx 相當於  x。變為了一個形參。

            2.注意: 抽象函式的求導,可近似看成簡單函式求導。

    *高階倒數的求導法則:

            

          高階導的物理意義: 一階導: 速度;   二階導: 加速度;

          常見函式的高階導公式:

               1.多項式的高階導: y= a0 * x^n + a1* x^(n-1) +....+ an* x^0 ;

                        若n在定義的 項 數 區間內:  

                        若n 不在 定義的 項數 區間內: 

               2.指數的高階導: 

                        

               3.正弦函式的高階導:

                         

               4.複合函式的高階導(2階): y = f( ln x)

                                             ,注意 : 對 複合一階導 求 導的情況:(y')'  = [ f'(ln x) ]' = f''(lnx)*1/x, 之所以會這樣,是因為求導的時候,參照的是因變數,此時的因變數為: x。        

               5.乘積的高階導:

                     

隱函式:

      定義:由二元方程確定的式子。

      屬性:

                任意一個顯函式都可以轉化為隱函式;

                隱函式 不一定 都能 轉化為 顯函式;

      *隱函式的求導法則:

              將式子中的  y 看成  y(x)求導,即  y' = y' ;   eg:   ( ln y )' = y'/y;  (理解: 顯示函式中,有:  x' = 1)。

             1.取對數法;  2: 取指數法;   (說明,主要是針對 冪 指 函式);

      *由引數方程確定的曲線求導法則:

             由鏈式法則,和 反函式求導法則,可推匯出: 

                      二階的情況(全域性都是以 t 作為因變數):  

                      三階的情況(全域性都是以 t 作為因變數): 

微分:

    定義: y = f(x), ∆y = f(x + ∆x) - f(x), 可表示成: ∆y = A ∆x + O(∆x).其中A 為 不依賴於 ∆x 的常數。

                此時,稱: 函式 y = f(x) 在 點x 可微。

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

   可微與 可導的關係:

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

        dy = f'(x)dx , f'(x) = dy/dx,導數實質就是微分之商。

   微分的幾何意義:

        切線的縱座標增量的變動情況;

        當 ∆x --> 0時,∆x ~= dy, 則 f(x) ~=  f(x0) + f'(x0)(x-x0)。  它的意義是,將曲線上的點代入直線研究其性質。 

   微分的運演算法則:

        1.四則運算同導數;

        2.複合函式的不變性:

             dy = df[g(x)] = f'[g(x)]*dg(x) = f'[g(x)]*g'(x)*d(x), 可見,它是從 外層 至 內層依次求微分,直至求到 dx。

        3.隱函式運演算法則:

              複合函式的中間不變性。 即 x 與 y 的地位平等,不需將 y 看成 x 的函式;

        4.湊微分法則: 

               待定;

        5.函式值的近似運算公式: f(x) ~= f(x0) + f'(x0)(x - x0);   

              eg: f(x) ~= f(0) + f'(0)x;   注意,這裡的函式值,是任意值。        

    微分中值定理:

         1.費馬定理: 若f(x) 在x=x0處可導,且為極值點, 則其導數: f'(x0) = 0;

         2.羅爾定理:

                 y = f(x) 在 [a,b]連續,在(a,b)可導,稱: f(x)在[a,b]平滑;

                 當f(a) = f(b) 即函式等高時,則

                 在(a,b)內,至少存在一點: ξ,使得 f ' (ξ) = 0;

          駐點: 可導函式的每兩個零點之間,存在的一個導數為零的點;

          拐點:一階導數的每兩個零點之間 ,存在的一個二階導數為零的點;

          零點定理的前提: 函式必須連續;

          使用場景: 

                   1.題目中出現: f'( ξ)時候,可考慮。

                   2.證明方程的零點存在。(方法有: 零點定理; 羅爾定理,其關鍵是找 輔助函式;)

      拉格朗日中值定理:

           定義: 若 y = f(x) 滿足:(1)在[a,b]上連續;  (2):在(a,b)內可導;

                       則至少存在一點  ξ ∈(a,b),使 f(b) - f(a) = f'(ξ)(b -a ),即

                       [ f(b) - f(a) ] /( b - a ) = f'(ξ): 其解釋為:存在一點ξ,使得 a,b 兩點割線斜率 = 點ξ 的 切線斜率;

            有限增量公式: ∆y = f ' (x +  θ*∆x) * ∆x ,(0<θ<1) , ( 函式值的近似計算公式:∆y ~= f'(x0) * ∆x)

             定理:

                  在一個區間上導數恆等的兩個函式只相差一個常數;

               應用例題:

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

                  (2)證明恆等式 為常值函式;

       柯西中值定理:

            定義: 設函式 f(x) 和 F(x)在 [a,b]連續,在(a,b)可導,則有:[ F(b) - F(a)] *f ' (ξ) = [f(b) - f(a) ]* F ' (ξ)。

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