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高等数学下册知识点总结

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?

高等数学下册知识点

二. 极限性质:

1. 类型: *; *(含); *(含)

2. 无穷小与无穷大(注: 无穷量):

3. 未定型:

4. 性质: *有界性, *保号性, *归并性 三. 常用结论:

, , ,

, , , , , 四. 必备公式:

/

1. 等价无穷小: 当时,

lim n n a →∞lim ()x f x →∞

x →±∞0

lim ()x x f x →0x x ±

→000,

,1,,0,0,0∞

∞∞-∞?∞∞∞

11n n →1(0)1n a a >→1()max(,,)n

n

n n

a b c a b c ++→()00!

n

a a n >→1(0)x x

→→∞0lim 1x

x x +

→=lim 0n x x x e →+∞=ln lim 0n x x x →+∞=0

lim ln 0n

x x x +

→=0,

x x e x →-∞

?→?+∞→+∞

?()0u x →

; ; ; ; ; ;

;

第八章 空间解析几何与向量代数 (一) 向量及其线性运算

1、 向量,向量相等,单位向量,零向量,向量平行、共线、共面;

2、

3、

线性运算:加减法、数乘;

4、 空间直角坐标系:坐标轴、坐标面、卦限,向量的坐标分解式;

5、

利用坐标做向量的运算:设,,

则 , ;

6、 向量的模、方向角、投影:

1) 向量的模:

2) 两点间的距离公式:

3) 方向角:非零向量与三个坐标轴的正向的夹角

4) —

5) 方向余弦:

sin ()()u x u x tan ()()u x u x 2

11cos ()

()2

u x u x -()

1()u x e

u x -ln(1())()u x u x +(1())1()u x u x αα+-arcsin ()()u x u x arctan ()()u x u x ),,(z y x a a a a =

)

,,(z y x b b b b = ),,(z z y y x x b a b a b a b a ±±±=±

),,(z y x a a a a λλλλ= 2

22z y x r ++=

2

12212212)

()()(z z y y x x B A -+-+-=γβα,,r

z

r y r x ===γβαcos ,cos ,cos

6) 投影:,其中为向量与的夹角。

(二) 数量积,向量积

1、 数量积:

1)

2)

'

2、 向量积:

大小:,方向:符合右手规则

1)

2)

运算律:反交换律

1cos cos cos 222=++γβα?cos Pr a a j u

=?a u

z

y

x

z y x

b b b a a a k j i

b a

=?

(三)—

(四)曲面及其方程

1、曲面方程的概念:

2、旋转曲面:

面上曲线,

绕轴旋转一周:

绕轴旋转一周:

3、柱面:

表示母线平行于轴,准线为的柱面

4、~

5、二次曲面

1)椭圆锥面:

2)椭球面:

旋转椭球面:

3)单叶双曲面:

4)双叶双曲面:

5)椭圆抛物面:

6)双曲抛物面(马鞍面):7)<

8)椭圆柱面:

9)双曲柱面:

10)抛物柱面:

(五)空间曲线及其方程

1、一般方程:

2、 参数方程:,如螺旋线:

3、

空间曲线在坐标面上的投影

`

,消去,得到曲线在面上的投影

(六) 平面及其方程

1、 点法式方程:

法向量:,过点

2、

一般式方程:

截距式方程:

3、

两平面的夹角:,,

`

),,(C B A n =

),,(1111C B A n = ),,(2222C B A n = 22

22

22

21

21

21

2

12121cos C

B A

C B A C C B B A A ++?++++=

θ?∏⊥∏210212121=++C C B B A A

4、

到平面

的距离:

(七) 空间直线及其方程

1、 一般式方程:

2、

对称式(点向式)方程:

:

方向向量:,过点

3、 参数式方程:

4、

两直线的夹角:,,

?∏∏21//2

1

2121C C B B A A ==

2

22000C B A D

Cz By Ax d +++++=

p

z z n y y m x x 0

00-=-=-),,(p n m s =

),,(1111p n m s = ),,(2222p n m s =

22

22

22

21

21

21

212121cos p

n m p n m p p n n m m ++?++++=

??⊥21L L 0212121=++p p n n m m

5、

直线与平面的夹角:直线与它在平面上的投影的夹角,

'

第九章 多元函数微分法及其应用 (一) 基本概念 1、

距离,邻域,内点,外点,边界点,聚点,开集,闭集,连通集,区域,闭区域,有界集,无界集。

2、 多元函数:

,图形:

3、 :

4、

极限:

5、 连续:

6、 偏导数:

?21//L L 2

1

2121p p n n m m ==2

22222sin p n m C B A Cp

Bn Am ++?++++=

??∏//L 0

=++Cp Bn Am ?∏⊥L p

C

n B m A =

=),(y x f z =A

y x f y x y x =→),(lim )

,(),(00),(),(lim

00)

,(),(00y x f y x f y x y x =

7、

方向导数:

其中为的方向角。

8、

梯度:,则。

9、

10、

全微分:设,则

(二) 性质 1、

函数可微,偏导连续,偏导存在,函数连续等概念之间的关系:

2、

"

3、

闭区域上连续函数的性质(有界性定理,最大最小值定理,介值定理) 4、

微分法

1) 定义:

2) 复合函数求导:链式法则

y

y x f y y x f y x f y y ?-?+=→?)

,(),(lim

),(00000

00βαcos cos y

f

x f l f ??+??=??),(y x f z =j y x f i y x f y x gradf y x

),(),(),(000000+=),(y x f z =d d d z z

z x y x y

??=+??u x z

偏导数存在

函数可微

函数连续

偏导数连续

&

必要条件

定义

1

2

2

3

4

,则

, 3)

隐函数求导:两边求偏导,然后解方程(组)

(三) 应用 1、

^

2、

极值

1) 无条件极值:求函数

的极值

解方程组 求出所有驻点,对于每一个驻点,令 ,,,

① 若

,,函数有极小值,

,,函数有极大值; ② 若

,函数没有极值; ③ 若,不定。

2)

3)

条件极值:求函数

在条件下的极值

令:

——— Lagrange 函数

(,),(,),(,)z f u v u u x y v v x y ===v y z z u z v x u x v x ?????=?+??????z z u z v

y u y v y

?????=

?+??????),(y x f z =?????==0

0y x f f ),(00y x ),(00y x f A xx =),(00y x f B xy =),(00y x f C yy =02>-B AC 0>A 02>-B AC 0

解方程组 3、 几何应用

1)

曲线的切线与法平面

曲线,则

上一点(对应参数为)处的

切线方程为:

法平面方程为:

2)

}

3)

曲面的切平面与法线

曲面,则

上一点处的切平面方程为:

法线方程为:

第十章 重积分 (一) 二重积分

????

???===0

),(00y x L L y x ?Γ),,(000z y x M 0t )

()()(00

0000t z z z t y y y t x x x '-='-='-∑),,(000z y x

M )

,,(),,(),,(0000

00000000z y x F z z z y x F y y z y x F x x z y x -=-=-

1、 定义:

2、

!

3、

性质:(6条)

4、 几何意义:曲顶柱体的体积。

5、 计算: 1)

直角坐标

2)

3)

极坐标

?

?????≤≤≤≤=b x a x y x y x D )()(),(21??21()

()

(,)d d d (,)d b

x a

x D

f x y x y x f x y y φφ=???

?

?

??

???≤≤≤≤=d y c y x y y x D )()(),(21φφ21()

()

(,)d d d (,)d d

y c

y D

f x y x y y f x y x ??=???

?

?

?

?

???≤≤≤≤=βθαθρρθρθρ)()(),(21D 21()

()

(,)d d (cos ,sin )d D

f x y x y d f β

ρθαρθ

θρθρθρρ

=????

(二) 三重积分

1、 定义:

2、 性质:

3、 计算: 1)

直角坐标

-------------“先一后二”

-------------“先二后一”

2)

柱面坐标

3) 球面坐标

(三) 应用

曲面的面积:

∑???

=→Ω

?=n

k k

k k k

v f v z y x f 1

),,(lim

d ),,(ζηξ

λ???

???

D

y x z y x z z z y x f y x v z y x f ),()

,(21d ),,(d d d ),,(??

????

Z

D b

a

y x z y x f z v z y x f d d ),,(d d ),,((,,)d (cos ,sin ,)d d d f x y z v f z z ρθρθρρθΩ

Ω

=???

???2(,,)d (sin cos ,sin sin ,cos )sin d d d f x y z v f r r r r r φθφθφφφθ

Ω

Ω

=???

???

{

第十一章 曲线积分与曲面积分 (一) 对弧长的曲线积分

1、 定义:

2、 性质:

1)

2)

3)在

上,若,则

4) ( l 为曲线弧 L 的长度)

3、 计算:

在曲线弧上有定义且连续,的参数方程为,

其中在

上具有一阶连续导数,且,则

y

x y

z x z A D

d d )()(12

2??

??+??+=0

1

(,)d lim (,)n

i i i

L

i f x y s f s λξη→==??∑?

[(,)(,)]d (,)d (,)d .L

L

L

f x y x y s f x y s

g x y s αβαβ+=+??

?1

2

(,)d (,)d (,)d .L

L L f x y s f x y s f x y s =+?

??).(21L L L +=L ),(),(y x g y x f ≤(,)d (,)d .

L

L

f x y s

g x y s ≤?

?),(y x f L L )(),

(),

(βαψ?≤≤?????==t t y t x )(),(t t ψ?],[βα0)()(22≠'+'t t ψ

?(,)d [(),( ,()L

f x y s f t t t β

αφψαβ=

?

(二) 对坐标的曲线积分

1、 定义:设 L 为面内从 A 到B 的一条有向光滑弧,函数,在 L 上有界,定义

.

向量形式:

2、 性质:

用表示的反向弧 , 则

3、

计算:

设在有向光滑弧

上有定义且连续, 的参数方程为

,其中

上具有一阶连续导数,且

,则

4、

两类曲线积分之间的关系:

设平面有向曲线弧为

上点处的切向量的方向角为:

??

+=?L

L

y

y x Q x y x P r F d ),(d ),(d

-

L L ???-=?-L

L

r y x F r y x F d ),(d ),(

L L ):(),

(),

(βαψ?→????

?==t t y t x )

(),(t t ψ?]

,[βα0)()(22≠'+'t t ψ?(,)d (,)d {[(),()]()[(),()]()}d L

P x y x Q x y y P t t t Q t t t t β

α

φψφφψψ''+=+?

??????==)

()

( t y t x L ψ?:L )

,(y x β

α,

则.

(三) 格林公式

1、格林公式:设区域 D 是由分段光滑正向曲线 L 围成,函数在

D 上具有连续一阶偏导数, 则有

2、

为一个单连通区域,函数

上具有连续一阶偏导数,则

曲线积分 在内与路径无关 }

曲线积分

在内为某一个函数的全微分

(四) 对面积的曲面积分 1、

定义:

设为光滑曲面,函数是定义在上的一个有界函数,

定义

2、 计算:———“一单二投三代入”

)

()()

(cos 22t t t ψ??α'+''=

)

()()

(cos 22t t t ψ?ψβ'+''=d d (cos cos )d L

L

P x Q y P Q s αβ+=+?

????+=???? ????-??L

D y Q x P y x y P x Q d d d d G G y P

x Q ??=???d d L

P x Q y +?G ?d d 0

L

P x Q y +=??y y x Q x y x P d ),(d ),(+G ),(y x u

,,则

,

(五)对坐标的曲面积分

1、预备知识:曲面的侧,曲面在平面上的投影,流量

2、定义:

设为有向光滑曲面,函数是定义在上的有界函数,定义

同理,

3、性质:

1),则

2)表示与取相反侧的有向曲面 , 则

4、计算:——“一投二代三定号”

,,在上具有一阶连续偏导数,在上连续,则

,为上侧取“ + ”, 为下侧取“ - ”.

5、 两类曲面积分之间的关系:

其中

为有向曲面

在点

处的法向量的方向角。

(六) 《

(七)

高斯公式

1、 高斯公式:设空间闭区域

由分片光滑的闭曲面所围成, 的方向取外侧, 函数在上有连续的

一阶偏导数, 则有

2、

通量与散度

通量:向量场通过曲面

指定侧的通量为:

散度:

(八) 斯托克斯公式 1、

.

2、

斯托克斯公式:设光滑曲面 S 的边界 G 是分段光滑曲线, S 的侧与 G 的正向符合右手法则,

()S R Q P y x R x z Q z y P d cos cos cos d d d d d d ????

++=++γβαγ

βα,,Ω∑∑,,P Q R Ω?????∑Ω++=???

?

????+??+??y x R x z Q z y P z y x z R y Q x P d d d d d d d d d ()?????∑

Ω++=?

??? ????+??+??S R Q P z y x z R y Q x P d cos cos cos d d d γβα),,(R Q P A =

??∑

++=Φy x R x z Q z y P d d d d d d z

R

y Q x P A div ??+??+??=

在包含? 在内的一个空间域内具有连续一阶偏导数, 则有

为便于记忆, 斯托克斯公式还可写作:

3、

环流量与旋度

环流量:向量场沿着有向闭曲线G 的环流量为

旋度:

第十二章 无穷级数 (一) 常数项级数 1、

定义:

1)无穷级数:

部分和:,

???

Γ∑

++=??

????z R y Q x P R

Q P z

y x y x x z z y d d d d d d d d d ),,(R Q P A =

++z R y Q x P d d d

正项级数:,

交错级数:,

2)级数收敛:若存在,则称级数收敛,否则称级数发散~

3)条件收敛:收敛,而发散;

绝对收敛:收敛。

2、性质:

1)改变有限项不影响级数的收敛性;

2)级数,收敛,则收敛;

3)级数收敛,则任意加括号后仍然收敛;

4)必要条件:级数收敛.(注意:不是充分条件!)

3、审敛法

"

正项级数:,

1)定义:存在;

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