高等数学(上)总结
二、单元函数积分。
1. 不定积分。 ① 原函数:在一个区间上若F’(x)=f(x),则称F(x)为f(x)的一个原函数。 ② 不定积分:已知被积函数f(X)求原函数F(x)。∫f(x)dx=F(x)+C,C为任意常数。 ③ 性质:两个线性性。 ④ 方法:
(1) 公式法:直接逆用初等函数求导公式。
(2) 第一换元法:∫f(u(x))u’(x)dx=(令u(x) =t)∫f(t)dt=F(t)+C。“凑微分法” (3) 第二换元法:逆第一换元法。∫f(t)dt=(令t=u(x))∫f(u(x))u’(x)dx=F[(1/u)(x)]+C (4) 分部积分法:∫f(x)u’(x)dx=f(x)u(x)-∫u(x)df(x)
(5) 有理式不定积分:拆成n个最简分式之和,分别积。 (6) 三角函数有理式:万能代换化为有理式。
2. 定积分。 ① 实例:曲边梯形面积、变力做功。 ② 分割:在区间[a,b]插入(n+1)个分点xi,a=x0
定义Δxi=xi-x(i-1)。定义λ(T)为T中最大的Δxi。 ③ 黎曼和:设ξi∈[x(i-1),xi]则∑f(ξi)Δxi和式为黎曼和。 ④ 定积分:黎曼和在λ(T)趋近于0时极限。记为I=∫(a到b)f(x)dx。
性质:极限保序性、两个线性性。路径:∫(a到b)f(x)dx=∫(a到c)f(x)dx+∫(c到b)f(x)dx。结果是一个实数,与变量符号x无关。 也有和不定积分一样的法则。 3. 变上限定积分。 ① 积分中值定理:f(x)∈c[a,b],则存在c∈[a,b]使∫(a到b)f(x)dx=f(c)(b-a)
证明思路:介值定理。 ② 变上限定积分:∫(a到x)f(x)dx。是f(x)一个原函数。
证明思路:积分中值定理凑导数公式。
变上限定积分求导数:[∫(u(x)到v(x))f(x)dx]’=f(u)u’-f(v)v’。 ③ 牛顿---莱布尼茨公式(微积分基本定理):
∫(a到b)f(x)dx =F(a)-F(b),F为f的一个原函数。 4. 定积分应用。
三、常用公式
极限 ① lim a^n/n!=0 n→∞ ② lim n^k/a^n=0 n→∞ ③ lim (1+1/n)^n=e
n→∞ ④ lim sinx/x=
1x→0 不定积分 定积分运用 ① 弧长计算 s=∫(a到b)sqrt(1+f’²(x))dx(直角坐标普通形式)
s=∫(a到b)sqrt(x’²(t)+y’²(t))dt(直角坐标参数)s=∫(a到b)sqrt(r²(θ)+r’²(θ))dθ(极坐标) ② 旋转体体积 v=π∫(a到b)f²(x)dx ③ 旋转体侧面积 S=2π∫(a到b)f(x)sqrt(1+f’²(x))dx ④ 极坐标下图形面积 S=(1/2)∫(a到b) r²(θ)dθ ⑤ 质心坐标(ds代表各形式弧微分)X=(1/m )∫(a到b)x(t)ρ(t)dsdt
Y= (1/m )∫(a到b)y(t)ρ(t)dsdt ⑥ 转动惯量(对于x、y轴) Jx=∫(a到b)y²(t)ρ(t)dsdt
Jy=∫(a到b)x²(t)ρ(t)dsdt
常用一元泰勒公式(x=0附近) ① e^x=1+x/1!+x²/2!+x³/3!+…+x^n/n!+o(x^n) ② sinx=x-x³/3!+x^5/5!-…+(-1)^k·x^(2k+1)/(2k+1)!+o(x^(2k+2)) ③ cosx=1-x²/2!+x^4/4!-…+(-1)^k·x^(2k)/(2k)!+o(x^(2k+1))
④ (1+x)^a=1+ax/1!+a(a-1)x²/2!+…(类似于二项式定理) ⑤ ln(1+x)=x-x²/2+x³/3-…+(-1)^(n-1)·x^n/n+o(x^n)