第八章 向量与解析几何
向量代数
定义 定义与运算的几何表达
在直角坐标系下的表示
向量 有大小、有方向. 记作a 或AB
a (,,)x y z x y z a i a j a k a a a =++=
,,x x y y z z a prj a a prj a a prj a ===
模
向量a 的模记作a
a 222x y z a a a =++
和差
c a b =+ c a b =-
=+c a b {},,=±±±x x y y z z a b a b a b
单位向量
0a ≠,则a a
e a
=
a e 2
2
2
(,,)=
++x y z x y z
a a a a a a
方向余弦
设a 与,,x y z 轴的夹角分别为αβγ,,,则方向余弦分别为cos αβγ,cos ,cos
cos y x z a a a
a a a
αβγ=== ,cos ,cos
cos a e αβγ=(,cos ,cos ) 222cos 1αβγ+=+cos cos
点乘(数量积)
θcos b a b a =?, θ为向量a 与b 的夹
角
z z y y x x b a b a b a ++=?b a
叉乘(向量积)
b a
c ?=
θsin b a c =
θ为向量a 与b 的夹角 向量c 与a ,b 都垂直
z
y
x
z y x
b b b a a a k j i
b a =?
定理与公式
垂直 0a b a b ⊥??= 0x x y y z z a b a b a b a b ⊥?++=
平行
//0a b a b ??=
//y z
x x y z
a a a a
b b b b ?==
交角余弦
两向量夹角余弦b
a b
a ?=θcos
2
2
2
2
2
2
cos x x y y z z
x y z x y z
a b a b a b a a a b b b θ++=
++?++
投影
向量a 在非零向量b 上的投影
cos()b a b
prj a a a b b
∧
?== 2
2
2
x x y y z z
b x y z
a b a b a b prj a b b b ++=
++
平面
直线
法向量{,,}n A B C = 点),,(0000z y x M
方向向量{,,}T m n p = 点),,(0000z y x M
方程名称 方程形式及特征
方程名称 方程形式及特征
一般式
0=+++D Cz By Ax
一般式
??
?=+++=+++0
022221111D z C y B x A D z C y B x A
点法式
0)()()(000=-+-+-z z C y y B x x A
点向式
p
z z n y y m x x 0
00-=
-=- 三点式
1
11
21212131
31
31
0x x y y z z x x y y z z x x y y z z ------=--- 参数式
???
??+=+=+=pt
z z nt y y m t x x 000 截距式 1x y z
a b c
++= 两点式 000
101010
---==
---x x y y z z x x y y z z 面面垂直 0212121=++C C B B A A
线线垂直 0212121=++p p n n m m
面面平行 21
2121C C B B A A =
= 线线平行 2
12121p p n n m m == 线面垂直
p
C n B m A == 线面平行
0=++Cp Bn Am
点面距离
),,(0000z y x M 0=+++D Cz By Ax 面面距离
10Ax By Cz D +++= 20+++=Ax By Cz D
2
2
2
000C
B A D
Cz By Ax d +++++=
122
2
2
D D d A B C
-=
++
面面夹角
线线夹角
线面夹角
},,{1111C B A n =
},,{2222C B A n = },,{1111p n m =s },,{2222p n m =s
},,{p n m =s },,{C B A =n
2
2
2
22
22
12
12
1212121||cos C B A C B A C C B B A A ++?++++=
θ 2
2
22222121212
12121cos p n m p n m p p n n m m ++?++++=
? 2
22222sin p n m C B A Cp Bn Am ++?++++=
?
空
间曲线Γ:
()() ()x t y t z t ?ψω=??
=??=?
,
,
,)(βα≤≤t 切向量
))(,)(,)((000t t t T ωψ?'''=
切“线”方程:
)
()()(00
0000t z z t y y t x x ωψ?'-=
'-='- 法平“面”方程:
0))(()()()()(000000=-'+-'+-'z z t y y t x x t ωψ?
()()
y x z x ?ψ=??
=? 切向量
))(,)(,1(x x T ψ?''= 切“线”方程:
)
()(100
000x z z x y y x x ψ?'-=
'-=- 法平“面”方程:
0))(()()()(00000=-'+-'+-z z x y y x x x ψ?
空
间曲面 ∑:
0),,(=z y x F 法向量
000000000((,,),
(,,),(,,))
x y z n F x y z F x y z F x y z =
切平“面”方程:
000000000000(,,)()(,,)()
(,,)()0
x x x F x y z x x F x y z y y F x y z z z -+-+-=
法“线“方程:
)
,,(),,(),,(0000
00000000z y x F z z z y x F y y z y x F x x z y x -=
-=- ),(y x f z =
0000((,),
(,),1)
x y n f x y f x y =--
切平“面”方程:
0)())(,())(,(0000000=---+-z z y y y x f x x y x f y x
或
0000((,),
(,),1)
x y n f x y f x y =-
法“线“方程:
1
),(),(0
000000--=
-=-z z y x f y y y x f x x y x
第十章 重积分
重积分 积分类型
计算方法
典型例题
二重积分
()σ
d ,??=D
y x f I
平面薄片的质量
质量=面密度
?面积
(1) 利用直角坐标系
X —型 ????=D
b
a
x x dy y x f dx dxdy y x f )
()
(21),(),(φφ
Y —型
?
?
??=d
c
y y D
dx y x f dy dxdy y x f )
()
(21),(),(??
P141—例1、例3
(2)利用极坐标系 使用原则
(1) 积分区域的边界曲线易于用极坐标方程表示( 含圆弧,直线段 ); (2) 被积函数用极坐标变量表示较简单( 含2
2()x y α
+,
α为实数 )
21()()
(cos ,sin )(cos ,sin )D
f d d d f d β
?θα
?θρθρθρρθ
θρθρθρρ
=????
02θπ≤≤ 0θπ≤≤ 2πθπ≤≤ P147—例5
(3)利用积分区域的对称性与被积函数的奇偶性
当D 关于y 轴对称时,(关于x 轴对称时,有类似结论)
110(,)(,)(,)2(,)(,)(,)(,)D f x y x f x y f x y I f x y dxdy
f x y x f x y f x y D D ?
??-=-??
=???-=???
??对于是奇函数,即对于是偶函数,即是的右半部分
P141—例2
应用该性质更方便
计算步骤及注意事项
1. 画出积分区域
2. 选择坐标系 标准:域边界应尽量多为坐标轴,被积函数
关于坐标变量易分离
3. 确定积分次序 原则:积分区域分块少,累次积分好算为妙
4. 确定积分限 方法:图示法 先积一条线,后扫积分域 5. 计算要简便 注意:充分利用对称性,奇偶性
三重积分
???Ω
=
dv
z y x f I ),,(
空间立体物的质量
质量=密度?面积
(1) 利用直角坐标?
??截面法投影法
投影
?????
?
=Ω
b
a
y x z y x z x y x y z z y x f y x V z y x f )
,()
,()
()
(2121d ),,(d d d ),,(
P159—例1
P160—例2
(2) 利用柱面坐标 cos sin x r y r z z θθ=??
=??=?
相当于在投影法的基础上直角坐标转换成极坐标 适用范围:
○
1积分区域表面用柱面坐标表示时方程简单;如 旋转体 ○
2被积函数用柱面坐标表示时变量易分离.如2222
()()f x y f x z ++ 21()
()
(,,)d d d (cos ,sin ,)d b r a
r f x y z V z f z β
θα
θθρθρθρρΩ
=???
???
P161—例3
(3)利用球面坐标 cos sin cos sin sin sin cos x r y r z r ρθ?θ
ρθ?θ?==??
==??=?
dv r drd d =2sin ??θ
适用范围:
○
1积分域表面用球面坐标表示时方程简单;如,球体,锥体. ○
2被积函数用球面坐标表示时变量易分离. 如,222
()f x y z ++ 2221
1
1(,)
2(,)
d d (sin cos ,sin sin ,cos )sin d I f αβρθ?αβρθ??θρ?θρ?θρ?ρ?ρ=???
P165—10-(1)
(4)利用积分区域的对称性与被积函数的奇偶性
第十一章曲线积分与曲面积分
曲线积分与曲面积分
积分类型
计算方法
典型例题
第一类曲线积分
?
=L
ds y x f I ),(
曲形构件的质量 质量=线密度?
弧长
参数法(转化为定积分) (1):()L y x ?= dt t t t t f I ?+=
β
αψ???)(')('))
(),((22
(2)()
:()()x t L t y t ?αβφ=?≤≤?
=? dx x y x y x f I b
a ?
+=)('1))(,(2
(3)()()r r θαθβ=≤≤()cos :()sin x r L y r θθθθ
=??=?
θθθθθθθβ
α
d r r r r f I ?+=)(')()sin )(,cos )((22
P189-例1
P190-3
平面第二类曲线积分
?+=L Qdy Pdx I
变力沿曲线所做的功
(1) 参数法(转化为定积分) ():()()x t L t y t ?αβφ=??=?
单调地从到
t t t t Q t t t P y Q x P L
d )}()](),([)()](),([{d d ψψ??ψ?β
α
'+'=+?
?
P196-例1、例2、
例3、例4
(2)利用格林公式(转化为二重积分)
条件:①L 封闭,分段光滑,有向(左手法则围成平面区域D ) ②P ,Q 具有一阶连续偏导数 结论:
dy dx y
P
x Q Qdy Pdx D
L
???
??-??=+)(
应用:????
?助线不是封闭曲线,添加辅有瑕点,挖洞满足条件直接应用
P205-例4
P214-5(1)(4)
(3)利用路径无关定理(特殊路径法)
等价条件:①y
P x Q ??=?? ②
0=+?L
Qdy Pdx
③
?
+L
Qdy Pdx 与路径无关,与起点、终点有关
④Qdy Pdx +具有原函数),(y x u
(特殊路径法,偏积分法,凑微分法)
P211-例5、例6、例7
(4)两类曲线积分的联系
??+=+=L
L
ds Q P Qdy Pdx I )cos cos (βα
空间第二类曲线积分
L I Pdx Qdy Rdz =++?
变力沿曲线所做的功
(1)参数法(转化为定积分)
dt
t t t t R t t t t Q t t t t P Rdz Qdy Pdx )}()](),(),([ )()](),(),([ )()](),(),([{ωωψ?ψωψ??ωψ?β
α
'+'+'=++??
Γ
(2)利用斯托克斯公式(转化第二类曲面积分)
条件:①L 封闭,分段光滑,有向 ②P ,Q ,R 具有一阶连续偏导数 P240-例1
结论:
dxdy
y p x Q dzdx x R
z P dydz z Q y R Rdz
Qdy Pdx L
)()()(??-??+??-??+??-??=++???∑
应用:???助线
不是封闭曲线,添加辅满足条件直接应用
第一类曲面积分 dv
z y x f I ??
∑
=),,(曲面薄片的质量 质量=面密度?
面积 投影法
∑:),(y x z z = 投影到xoy 面 dxdy z z y x z y x f dv z y x f I xy
D y x ????++==∑2
21)),(,,(),,(
类似的还有投影到yoz 面和zox 面的公式
P217-例1、例2
第二类曲面积分
I Pdydz Qdzdx R
∑
=++??
流体流向曲面一侧的流量
(1)投影法 ○1dydz z y z y x p Pdydz yz D ??
??±=∑),),,(( ∑:),(y x z z =,γ为∑的法向量与x 轴的夹角 前侧取“+”,cos 0γ>;后侧取“-”,cos 0γ<
○2dzdx z z x y x p Qdzdx yz D ??
??±=∑)),,(,( ∑:),(z x y y =,β为∑的法向量与y 轴的夹角 右侧取“+”,cos 0β>;左侧取“-”,cos 0β<
○
3dxdy y x z y x Q Qdxdy yz
D ????±=∑
)),(,,( ∑:),(z y x x =,α为∑的法向量与x 轴的夹角 上侧取“+”, cos 0α>;下侧取“-”,cos 0α< P226-例2
(2)高斯公式 右手法则取定∑的侧
条件:①∑封闭,分片光滑,是所围空间闭区域Ω的外侧
②P ,Q ,R 具有一阶连续偏导数 结论:
?????Ω
∑
??+??+??=++)(
z
R y Q x P Rdxdy Qdzdz Pdydz 应用:??
?助面
不是封闭曲面,添加辅满足条件直接应用
P231-例1、例2
(3)两类曲面积分之间的联系
(cos cos cos )Pdydz Qdzdx Rdxd y P Q R dS αβγ∑
∑
++=++????
转换投影法:()()z
z
dydz dxdy dzdx dxdy x
y
??=-
=-
?? P228-例3
所有类型的积分:
○
1定义:四步法——分割、代替、求和、取极限; ○
2性质:对积分的范围具有可加性,具有线性性; ○3对坐标的积分,积分区域对称与被积函数的奇偶性。
无穷级数常
数
项
级
数
傅
立
叶
级
数
幂
级
数
一
般
项
级
数
正
项
级
数
用收敛定义,
n
n
s
∞
→
lim存在
常数项级数的基本性质
常数项级数的基本性质
○1若级数收敛,各项同乘同一常数仍收敛.
○2两个收敛级数的和差仍收敛.
注:一敛、一散之和必发散;两散和、差必发散.
○3去掉、加上或改变级数有限项,不改变其收敛性.
○4若级数收敛,则对这级数的项任意加括号后所成
的级数仍收敛,且其和不变。
推论:如果加括号后所成的级数发散,则原来级数
也发散.注:收敛级数去括号后未必收敛.
○5(必要条件)如果级数收敛,则0
lim
=
→
n
n
u
莱布尼茨判别法若
1+
≥
n
n
u
u且0
lim=
∞
→
n
n
u,则∑∞
=
-
-
1
1
)1
(
n
n
n u收敛
n
u
∑和
n
v
∑都是正项级数,且
n
n
v
u≤.若
n
v
∑收敛,则
n
u
∑也收敛;若
n
u
∑发散,则
n
v
∑也发散.
比较判别法
比较判别法
的极限形式
n
u
∑和
n
v
∑都是正项级数,且l
v
u
n
n
n
=
∞
→
lim,则○1若
+∞
<
0, n u ∑与 n v ∑同敛或同散;○2若0 = l, n v ∑收 敛, n u ∑也收敛;○3如果+∞ = l, n v ∑发散, n u ∑也发散。 比值判别法 根值判别法 n u ∑是正项级数,ρ = + ∞ → n n n u u 1 lim,ρ = ∞ → n n n u lim,则1 < ρ时收 敛;1 > ρ(ρ=+∞)时发散;1 = ρ时可能收敛也可能发散. 收 敛 性 和 函 数 展 成 幂 级 数 n n n x a ∑∞ =0 , ρ = + ∞ → n n n a a 1 lim ,1,0;,0;0,. R R R ρρρ ρ =≠=+∞===+∞缺项级数用比值审敛法求收敛半径 ) (x s的性质○1在收敛域I上连续;○2在收敛域) , (R R -内可导,且可逐项求导;○3和函数) (x s在收敛域I上可积分,且可逐项积分.(R不变,收敛域可能变化). 直接展开:泰勒级数间接展开:六个常用展开式 1 1 (11) 1 n n x x x ∞ = =-<< - ∑ 1 1 () ! x n n e x x n ∞ = =-∞<<+∞ ∑ 2 2 T T l π = = ∑∞ = + + = 1 0) sin cos ( 2 ) ( n n n nx b nx a a x f?- =π π π dx x f a) ( 1 ?- =π π π nxdx x f a n cos ) ( 1 ?- =π π π nxdx x f b n sin ) ( 1收敛定理 x是连续点,收敛于) (x f;x是间断点,收敛于)] ( ) ( [ 2 1 + -+x f x f 周期 延拓 ) (x f为奇函数,正弦级数,奇延拓;) (x f为偶函数,余弦级数、偶延拓. 交错 级数 第八章 1、向量在轴上的投影: 性质:?cos )(a a u =(即Prj u ?cos a a =),其中?为向量a 与u 轴的夹角; u u u b a b a )()()( +=+(即Prj u =+)(b a Prj u a + Prj u b ); u u a a )()( λλ=(即Prj u λλ=)(a Prj u a ). 2、两个向量的向量积:设k a j a i a a z y x ++=,k b j b i b b z y x ++=,则 =?b a x x b a i y y b a j z z b a k =1 1) 1(+-y y b a z z b a i +21)1(+-x x b a z z b a j +3 1) 1(+- x x b a y y b a k =k b a b a j b a b a i b a b a x y y x z x x z y z z y )()()(-+-+- 注:a b b a ?-=? 3、二次曲面 (1) 椭圆锥面:222 22z b y a x =+; (2) 椭圆抛物面:z b y a x =+22 22; (旋转抛物面:z a y x =+2 22(把把xOz 面上的抛物线z a x =22 绕z 轴旋转)) (3) 椭球面:1222222=++c z b y a x ; (旋转椭球面:122 2 22=++c z a y x (把xOz 面上的椭圆122 22=+c z a x 绕z 轴旋转)) (4) 单叶双曲面:1222222=-+c z b y a x ; (旋转单叶双曲面:122 222=-+c z a y x (把 xOz 面上的双曲线122 22=-c z a x 绕z 轴旋转)) 第一章函数与极限 教学目的: 1、理解函数的概念,掌握函数的表示方法,并会建立简单应用问题中的函数关系式。 2、了解函数的奇偶性、单调性、周期性和有界性。 3、理解复合函数及分段函数的概念,了解反函数及隐函数的概念。 4、掌握基本初等函数的性质及其图形。 5、理解极限的概念,理解函数左极限与右极限的概念,以及极限存在与左、右极限 之间的关系。 6、掌握极限的性质及四则运算法则。 7、了解极限存在的两个准则,并会利用它们求极限,掌握利用两个重要极限求极限 的方法。 8、理解无穷小、无穷大的概念,掌握无穷小的比较方法,会用等价无穷小求极限。 9、理解函数连续性的概念(含左连续与右连续),会判别函数间断点的类型。 10、了解连续函数的性质和初等函数的连续性,了解闭区间上连续函数的性质(有 界性、最大值和最小值定理、介值定理),并会应用这些性质。 教学重点: 1、复合函数及分段函数的概念; 2、基本初等函数的性质及其图形; 3、极限的概念极限的性质及四则运算法则; 4、两个重要极限; 5、无穷小及无穷小的比较; 6、函数连续性及初等函数的连续性; 7、区间上连续函数的性质。 教学难点: 1、分段函数的建立与性质; 2、左极限与右极限概念及应用; 3、极限存在的两个准则的应用; 4、间断点及其分类; 5、闭区间上连续函数性质的应用。 §1. 1 映射与函数 一、集合 1. 集合概念 集合(简称集): 集合是指具有某种特定性质的事物的总体. 用A, B, C….等表示. 元素: 组成集合的事物称为集合的元素. a是集合M的元素表示为a?M. 集合的表示: 列举法: 把集合的全体元素一一列举出来. 例如A?{a, b, c, d, e, f, g}. 描述法: 若集合M是由元素具有某种性质P的元素x的全体所组成, 则M可表示为 《高等数学》试卷(同济六版上) 一、选择题(本题共5小题,每小题3分,共15分) 1、若函数x x x f =)(,则=→)(lim 0 x f x ( ). A 、0 B 、1- C 、1 D 、不存在 2、下列变量中,是无穷小量的为( ). A 、1ln (0)x x +→ B 、ln (1)x x → C 、cos (0)x x → D 、22(2)4 x x x -→- 3、满足方程0)(='x f 的x 是函数)(x f y =的( ). A 、极大值点 B 、极小值点 C 、驻点 D 、间断点 4、函数)(x f 在0x x =处连续是)(x f 在0x x =处可导的( ). A 、必要但非充分条件 B 、充分但非必要条件 C 、充分必要条件 D 、既非充分又非必要条件 5、下列无穷积分收敛的是( ). A 、?+∞0 sin xdx B 、dx e x ?+∞-0 2 C 、dx x ? +∞ 1 D 、dx x ?+∞01 二、填空题(本题共5小题,每小题3分,共15分) 6、当k= 时,2 , 0(), x e x f x x k x ?≤?=?+>??在0=x 处连续. 7、设x x y ln +=,则 _______________dx dy =. 8、曲线x e y x -=在点(0,1)处的切线方程是 . 9、若?+=C x dx x f 2sin )(,C 为常数,则()____________f x = 10、定积分dx x x x ?-+5 54231 sin =____________. 三、计算题(本题共6小题,每小题6分,共36分) 11、求极限 x x x 2sin 2 4lim -+→. 12、求极限 2 cos 1 2 0lim x t x e dt x -→? . 13、设)1ln(25x x e y +++=,求dy . 14、设函数)(x f y =由参数方程? ??=+=t y t x arctan )1ln(2所确定,求dy dx 和22dx y d . 《高等数学》试卷(同济六版上)答案 《一》 一.选择题(每小题3分,本题共15分) 1-5 DBCAB 二.填空题(每小题3分,本题共15分) 6、1 7、 1x x + 8、1y = 9、2cos2x 10、0 三、计算题(本题共6小题,每小题6分,共36分) 11、解:x x x 2sin 2 4lim -+ →x →= 3分 01128 x →= = 6分 12、解: 2 cos 1 2 lim x dt e x t x ?-→2 cos 0sin lim 2x x xe x -→-= 3分 1 2e =- 6分 13、解:) 111(112 2 x x x y ++++= ' 4分 211 x += 6分 14、解:t t t t dx dy 211211 22= ++= 3分 2 22 2 321 12()241d y t d dy dx t dt t dt dx dx t t - +===-+ 6分 15、解:212122 sin(3)sin(3)(3)23 dx d x x x +=-++? ? 3分 12 cos(3)2C x =++ 6分 16、解:?? ??--+==-01 1 11 2 0d )(d )(d )(d )1(x x f x x f x x f x x f 01 10 d 1x x e dx x -=++?? 3 分 1 010 |ln(1)x e x -=++ 11ln 2e -=-+ 6分 四、证明题(本题共2小题,每小题8分,共16分) 17、证明:10 1 (1)(1)m n m n x x dx t t dt -=--?? 4分 1 1 (1)(1)m n m n t t dt x x dx =-=-?? 8分 18、、证明:设f (x )=ln x , [,]x a b ∈,0a b << 显然f (x )在区间[,]a b 上满足拉格朗日中值定理的条件, 根据定理, 有 ()()'()(),.f b f a f b a a b ξξ-=-<< 4分 由于1 ()f x x '= , 因此上式即为 ln ln b a b a ξ--=. 又由.a b ξ<< b a b a b a b a ξ---∴ << 当0a b <<时, ln b a b b a b a a --<< 8分 五、应用题(本题共2小题,第19小题8分,第20小题10分,共18分) 19、解:2V r h π= ∴表面积222 2222222V V S r rh r r r r r ππππππ=+=+=+ 4分 令22'40V S r r π=- = 得 r = 2h = 高等数学(同济第六版)上册期末复习重点 第一章:1、极限(夹逼准则) 2、连续(学会用定义证明一个函数连续,判断间断点类型) 第二章:1、导数(学会用定义证明一个函数是否可导)注:连续不一定可导,可导一定连续 2、求导法则(背) 3、求导公式也可以是微分公式 第三章:1、微分中值定理(一定要熟悉并灵活运用--第一节) 2、洛必达法则 3、泰勒公式拉格朗日中值定理 4、曲线凹凸性、极值(高中学过,不需要过多复习) 5、曲率公式曲率半径 第四章、第五章:积分 不定积分:1、两类换元法 2、分部积分法(注意加C ) 定积分: 1、定义 2、反常积分 第六章:定积分的应用 主要有几类:极坐标、求做功、求面积、求体积、求弧长 第七章:向量问题不会有很难 1、方向余弦 2、向量积 3、空间直线(两直线的夹角、线面夹角、求直线方程) 4、空间平面 5、空间旋转面(柱面) 第一章函数与极限 1、函数的有界性在定义域内有f(x)≥K1则函数f(x)在定义域上有下界,K1 为下界;如果有f(x)≤K2,则有上界,K2称为上界。函数f(x)在定义域内有界的充分必要条件是在定义域内既有上界又有下界。 2、数列的极限定理(极限的唯一性)数列{xn}不能同时收敛于两个不同的极限。 定理(收敛数列的有界性)如果数列{xn}收敛,那么数列{xn}一定有界。 如果数列{xn}无界,那么数列{xn}一定发散;但如果数列{xn}有界,却不能断定数列{xn}一定收敛,例如数列1,-1,1,-1,(-1)n+1…该数列有界但是发散,所以数列有界是数列收敛的必要条件而不是充分条件。 定理(收敛数列与其子数列的关系)如果数列{xn}收敛于a,那么它的任一子数列也收敛于a.如果数列{xn}有两个子数列收敛于不同的极限,那么数列{xn}是发散的,如数列1,-1,1,-1,(-1)n+1…中子数列{x2k-1}收敛于1,{xnk}收敛于-1,{xn}却是发散的;同时一个发散的数列的子数列也有可能是收敛的。 3、函数的极限函数极限的定义中0<|x-x0|表示x≠x0,所以x→x0时f(x)有没有极限与f(x)在点x0有没有定义无关。 定理(极限的局部保号性)如果lim(x→x0)时f(x)=A,而且A>0(或A<0),就存在着点那么x0的某一去心邻域,当x在该邻域内时就有f(x)>0(或f(x)>0),反之也成立。 函数f(x)当x→x0时极限存在的充分必要条件是左极限右极限各自存在并且相等,即f(x0-0)=f(x0+0),若不相等则limf(x)不存在。 一般的说,如果lim(x→∞)f(x)=c,则直线y=c是函数y=f(x)的图形水平渐近线。如果lim(x→x0)f(x)=∞,则直线x=x0是函数y=f(x)图形的铅直渐近线。 4、极限运算法则定理有限个无穷小之和也是无穷小;有界函数与无穷小的乘积是无穷小;常数与无穷小的乘积是无穷小;有限个无穷小的乘积也是无穷小;定理如果F1(x)≥F2(x),而limF1(x)=a,limF2(x)=b,那么a≥b. 5、极限存在准则两个重要极限lim(x→0)(sinx/x)=1;lim(x→∞)(1+1/x)x=1.夹逼准则如果数列{xn}、{yn}、{zn}满足下列条件:yn≤xn≤zn且limyn=a,limzn=a,那么limxn=a,对于函数该准则也成立。 单调有界数列必有极限。 6、函数的连续性设函数y=f(x)在点x0的某一邻域内有定义,如果函数f(x)当x→x0时的极限存在,且等于它在点x0处的函数值f(x0),即lim(x→x0)f(x)=f(x0),那么就称函数f(x)在点x0处连续。 不连续情形:1、在点x=x0没有定义;2、虽在x=x0有定义但lim(x→x0)f(x)不存在;3、虽在x=x0有定义且lim(x→x0)f(x)存在,但lim(x→x0)f(x)≠f(x0)时则称函数在x0处不连续或间断。 如果x0是函数f(x)的间断点,但左极限及右极限都存在,则称x0为函数f(x)的第一类间断点(左右极限相等者称可去间断点,不相等者称为跳跃间断点)。非第一类间断点的任何间断点都称为第二类间断点(无穷间断点和震荡间断点)。 定理有限个在某点连续的函数的和、积、商(分母不为0)是个在该点连续的函数。 定理如果函数f(x)在区间Ix上单调增加或减少且连续,那么它的反函数x=f(y)在对应的区间 第一章:1、极限(夹逼准则) 2、连续(学会用定义证明一个函数连续,判断间断点类型) 第二章:1、导数(学会用定义证明一个函数是否可导)注:连续不一定可导,可导一定连续 2、求导法则(背) 3、求导公式也可以是微分公式 第三章:1、微分中值定理(一定要熟悉并灵活运用--第一节) 2、洛必达法则 3、泰勒公式拉格朗日中值定理 4、曲线凹凸性、极值(高中学过,不需要过多复习) 5、曲率公式曲率半径 第四章、第五章:积分 不定积分:1、两类换元法 2、分部积分法(注意加C ) 定积分: 1、定义 2、反常积分 第六章:定积分的应用 主要有几类:极坐标、求做功、求面积、求体积、求弧长 第七章:向量问题不会有很难 1、方向余弦 2、向量积 3、空间直线(两直线的夹角、线面夹角、求直线方程) 3、空间平面 4、空间旋转面(柱面) 第一章函数与极限 1、函数的有界性在定义域内有f(x)≥K1则函数f(x)在定义域上有下界,K1 为下界;如果有f(x)≤K2,则有上界,K2称为上界。函数f(x)在定义域内有界的充分必要条件是在定义域内既有上界又有下界。 2、数列的极限定理(极限的唯一性)数列{xn}不能同时收敛于两个不同的极限。 定理(收敛数列的有界性)如果数列{xn}收敛,那么数列{xn}一定有界。 如果数列{xn}无界,那么数列{xn}一定发散;但如果数列{xn}有界,却不能断定数列{xn}一定收敛,例如数列1,-1,1,-1,(-1)n+1…该数列有界但是发散,所以数列有界是数列收敛的必要条件而不是充分条件。 定理(收敛数列与其子数列的关系)如果数列{xn}收敛于a,那么它的任一子数列也收敛于a.如果数列{xn}有两个子数列收敛于不同的极限,那么数列{xn}是发散的,如数列1,-1,1,-1,(-1)n+1…中子数列{x2k-1}收敛于1,{xnk}收敛于-1,{xn}却是发散的;同时一个发散的数列的子数列也有可能是收敛的。 3、函数的极限函数极限的定义中0<|x-x0|表示x≠x0,所以x→x0时f(x)有没有极限与f(x)在点x0有没有定义无关。 定理(极限的局部保号性)如果lim(x→x0)时f(x)=A,而且A>0(或A<0),就存在着点那么x0的某一去心邻域,当x在该邻域内时就有f(x)>0(或f(x)>0),反之也成立。 函数f(x)当x→x0时极限存在的充分必要条件是左极限右极限各自存在并且相等,即f(x0-0)=f(x0+0),若不相等则limf(x)不存在。 一般的说,如果lim(x→∞)f(x)=c,则直线y=c是函数y=f(x)的图形水平渐近线。如果lim(x→x0)f(x)=∞,则直线x=x0是函数y=f(x)图形的铅直渐近线。 4、极限运算法则定理有限个无穷小之和也是无穷小;有界函数与无穷小的乘积是无穷小;常数与无穷小的乘积是无穷小;有限个无穷小的乘积也是无穷小;定理如果F1(x)≥F2(x),而limF1(x)=a,limF2(x)=b,那么a≥b. 5、极限存在准则两个重要极限lim(x→0)(sinx/x)=1;lim(x→∞)(1+1/x)x=1.夹逼准则如果数列{xn}、{yn}、{zn}满足下列条件:yn≤xn≤zn且limyn=a,limzn=a,那么limxn=a,对于函数该准则也成立。 单调有界数列必有极限。 6、函数的连续性设函数y=f(x)在点x0的某一邻域内有定义,如果函数f(x)当x→x0时的极限存在,且等于它在点x0处的函数值f(x0),即lim(x→x0)f(x)=f(x0),那么就称函数f(x)在点x0处连续。 不连续情形:1、在点x=x0没有定义;2、虽在x=x0有定义但lim(x→x0)f(x)不存在;3、虽在x=x0有定义且lim(x→x0)f(x)存在,但lim(x→x0)f(x)≠f(x0)时则称函数在x0处不连续或间断。 如果x0是函数f(x)的间断点,但左极限及右极限都存在,则称x0为函数f(x)的第一类间断点(左右极限相等者称可去间断点,不相等者称为跳跃间断点)。非第一类间断点的任何间断点都称为第二类间断点(无穷间断点和震荡间断点)。 定理有限个在某点连续的函数的和、积、商(分母不为0)是个在该点连续的函数。 同济大学第六版高等数学上下册课后习题 答案9-1 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢5 习题9-1 1. 设有一平面薄板(不计其厚度), 占有xOy 面上的闭区域D , 薄板上分布有密度为μ =μ(x , y )的电荷, 且μ(x , y )在D 上连续, 试用二重积分表达该板上全部电荷Q . 解 板上的全部电荷应等于电荷的面密度μ(x , y )在该板所占闭区域D 上的二重积分 ??=D d y x Q σμ),(. 2. 设??+=1 3221)(D d y x I σ, 其中D 1={(x , y )|-1≤x ≤1, -2≤y ≤2}; 又??+=2 3222)(D d y x I σ, 其中D 2={(x , y )|0≤x ≤1, 0≤y ≤2}. 试利用二重积分的几何意义说明I 1与I 2的关系. 解 I 1表示由曲面z =(x 2+y 2)3与平面x =±1, y =±2以及z =0围成的立体V 的体积. I 2表示由曲面z =(x 2+y 2)3与平面x =0, x =1, y =0, y =2以及z =0围成的立体V 1的体积. 显然立体V 关于yOz 面、xOz 面对称, 因此V 1是V 位于第一卦限中的部分, 故 V =4V 1, 即I 1=4I 2. 3. 利用二重积分的定义证明: (1)??=D d σσ (其中σ为D 的面积); 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢5 证明 由二重积分的定义可知, ??∑=→?=D n i i i i f d y x f 10),(lim ),(σηξσλ 其中?σi 表示第i 个小闭区域的面积. 此处f (x , y )=1, 因而f (ξ, η)=1, 所以, σσσσλλ==?=→=→??∑0 10lim lim D n i i d . (2)????=D D d y x f k d y x kf σσ),(),( (其中k 为常数); 证明 ∑??∑=→=→?=?=n i i i i D n i i i i f k kf d y x kf 1010),(lim ),(lim ),(σηξσηξσλλ ??∑=?==→D n i i i i d y x f k f k σσηξλ),(),(lim 10. (3)??????+=2 1),(),(),(D D D d y x f d y x f d y x f σσσ, 其中D =D 1?D 2, D 1、D 2为两个无公共内点的闭区域. 证明 将D 1和D 2分别任意分为n 1和n 2个小闭区域1i σ?和2i σ?, n 1+n 2=n , 作和 ∑∑∑===?+?=?2 222211111111),(),(),(n i i i i n i i i i n i i i i f f f σηξσηξσηξ. 令各1i σ?和2i σ?的直径中最大值分别为λ1和λ2, 又λ=ma x (λ1λ2), 则有 ∑=→?n i i i i f 10),(lim σηξλ∑∑=→=→?+?=2222221111111 010),(lim ),(lim n i i i i n i i i i f f σηξσηξλλ, 同济六版高等数学课后答案 高等数学是理工类专业重要的基础课程,也是硕士研究生入学考试的重点科目。同济大学数学系主编的《高等数学》是套深受读者欢迎并多次获奖的优秀作品。2007年同济大学数学系推出了《高等数学》第六版,该教材保持了原来的优点、特点,进一步强调提高学生的综合素质并激发学生的创新能力。 第一章 习题1-1 1. 设A =(-∞, -5)?(5, +∞), B =[-10, 3), 写出A ?B , A ?B , A\B 及A\(A\B)的表达式. 2. 设A 、B 是任意两个集合, 证明对偶律: (A ?B)C =AC ?BC . . 3. 设映射f : X →Y , A ?X , B ?X . 证明 (1)f(A ?B)=f(A)?f(B); (2)f(A ?B)?f(A)?f(B). 4. 设映射f : X →Y , 若存在一个映射g : Y →X , 使X I f g = , Y I g f = , 其中IX 、IY 分别是X 、Y 上的恒等映射, 即对于每一个x ∈X , 有IX x =x ; 对于每一个y ∈Y , 有IY y =y . 证明: f 是双射, 且g 是f 的逆映射: g =f -1. 5. 设映射f : X →Y , A ?X . 证明: (1)f -1(f(A))?A ; (2)当f 是单射时, 有f -1(f(A))=A . 6. 求下列函数的自然定义域: (1)23+=x y ;. (2)211x y -=; (3)211x x y --=;(4)241x y -=;(5)x y sin =; (6) y =tan(x +1);(7) y =arcsin(x -3); (8) x x y 1 arctan 3+-=;. (9) y =ln(x +1); ※高等数学上册期末复习 一.填空题 1.=-→x x e x x 2sin 2cos lim 30 2 3 2.曲线x xe y -=的拐点是 )2,2(2 -e 3.设)(x f 在0=x 处可导且,0)0(=f 则=→x x f x ) (lim 0 )0(f ' 4.曲线x x y +-= 22cos 1在)2 1,2(π π+处的切线方程为 1y x =+ 5.曲线1 22 -=x x y 有垂直渐近线 1±=x 和水平渐近线 1=y 6.设)(u f 可导,)]([sin 2x e f y =,则=dy dx e e f e f x x x ?'?)()]([2sin #7.=?dx e x 4 0 )1(22+e 8.若3)(0-='x f ,则=--+→h h x f h x f h ) 3()(lim 000 12- 9.若 dx x p ? +∞ 1 收敛,则p 的范围是 1- =0 ,0,)(2x x x x x f ,则?-=11)(dx x f 61 - #14.过点)3,1(且切线斜率为x 2的曲线方程为 12+=x y 15.已知函数?????=≠=0 ,0 ,sin )(x a x x x x f ,则当→x ∞时,函数)(x f 是无穷小;当 =a 1时,函数)(x f 在0=x 处连续,否则0=x 为函数的第 (一)类间断点。 16.已知 ?+=c x F dx x f )()(,则? =-dx x f x )(arcsin 112 c x F +)(arcsin 习题92 1 计算下列二重积分 (1)??+D d y x σ)(22 其中D {(x y )| |x |1 |y |1} 解 积分区域可表示为D 1x 1 1y 1 于是 ??+D d y x σ)(22y d y x dx ??--+=1 11 122)(x d y y x ?--+=1 11132]31[ x d x ?-+=1 12)312(113]3232[-+=x x 3 8= (2)??+D d y x σ)23( 其中D 是由两坐标轴及直线x y 2所围成的闭区 域 解 积分区域可表示为D 0x 2 0y 2x 于是 ??+D d y x σ)23(y d y x dx x ?? -+=20 20 )23(dx y xy x ?-+=20 22]3[ dx x x ?-+=2 02)224(0232]324[x x x -+=3 20= (3)??++D d y y x x σ)3(223 其中D {(x y )| 0 x 1 0y 1} 解 ??++D d y y x x σ)3(3 2 3 ??++=1 03 2 3 1 0)3(dx y y x x dy ?++=1 001334]4 [dy x y y x x ?++=103)41(dy y y 0142]424[y y y ++=14 12141=++= (4)??+D d y x x σ)cos( 其中D 是顶点分别为(0 0) ( 0) 和 ( )的三角形闭区域 解 积分区域可表示为D 0x y x 于是 ??+D d y x x σ)cos(??+=x dy y x xdx 0 )cos(π ?+=π )][sin(dx y x x x ?-=π0)sin 2(sin dx x x x ?--=π 0)cos 2cos 2 1(x x xd +--=0|)cos 2cos 21(πx x x dx x x ?-π0)cos 2cos 21(π2 3-= 习题9-2 1. 计算下列二重积分: (1)??+D d y x σ)(22, 其中D ={(x , y )| |x |≤1, |y |≤1}; 解 积分区域可表示为D : -1≤x ≤1, -1≤y ≤1. 于是 (2)??+D d y x σ)23(, 其中D 是由两坐标轴及直线x +y =2所围成的闭区域: 解 积分区域可表示为D : 0≤x ≤2, 0≤y ≤2-x . 于是 ??+D d y x σ)23(y d y x dx x ?? -+=20 20 )23(dx y xy x ?- +=2 22]3[ (3)??++D d y y x x σ)3(223, 其中D ={(x , y )| 0≤x ≤1, 0≤y ≤1}; (4)??+D d y x x σ)cos(, 其中D 是顶点分别为(0, 0), (π, 0), 和(π, π)的三角形闭区 域. 解 积分区域可表示为D : 0≤x ≤π, 0≤y ≤x . 于是, ??+D d y x x σ)cos(??+=x dy y x xdx 00)cos(π?+=π 00 )][sin(dx y x x x 2. 画出积分区域, 并计算下列二重积分: (2)??D d xy σ2, 其中D 是由圆周x 2+y 2=4及y 轴所围成的右半闭区域; (3)??+D y x d e σ, 其中D ={(x , y )| |x |+|y |≤1}; 解 积分区域图如, 并且 D ={(x , y )| -1≤x ≤0, -x -1≤y ≤x +1}?{(x , y )| 0≤x ≤1, x -1≤y ≤-x +1}. 习题 10-2 1. 设L 为xOy 面内直线x =a 上的一段, 证明: ?=L dx y x P 0),(. 证明??=L b a dx x P dx y x P )0 ,(),(. 证明L : x =x , y =0, t 从a 变到 b , 所以 ???='=b a L b a dx x P dx x x P dx y x P )0 ,())(0 ,(),(. 3. 计算下列对坐标的曲线积分: (1)?-L dx y x )(22, 其中L 是抛物线y =x 2上从点(0, 0)到点(2, 4) 的一段弧; 一象限内的区域的整个边界(按逆时针方向绕行); 解 L =L 1+L 2, 其中 L 1: x =a +a cos t , y =a sin t , t 从0变到π, L 2: x =x , y =0, x 从0变到2a , ??+'++=a dx dt t a a t a t a 2000)cos (sin )cos 1(π (3)?+L xdy ydx , 其中L 为圆周x =R cos t , y =R sin t 上对应t 从0到 解 圆周的参数方程为: x =a cos t , y =a sin t , t 从0变到2π, 所以 (5)ydz zdy dx x -+?Γ 2, 其中Γ为曲线x =k θ, y =a cos θ, z =a sin θ上对 应θ从0到π的一段弧; 解 ??--+=-+Γπ θθθθθθ022]cos cos )sin (sin )[(d a a a a k k ydz zdy dx x (6)dz y x ydy xdx )1(-+++?Γ, 其中Γ是从点(1, 1, 1)到点(2, 3, 4)的 一段直线; 解 Γ的参数方程为x =1+t , y =1+2t , z =1+3t , t 从0变到1. ?Γ-+++dz y x ydy xdx )1(?-+++++++=10 )]1211(3)21(2)1[(dt t t t t ?=+=1 013)146(dt t . 依次为点(1, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 0, 1); 解 Γ=AB +BC +CA , 其中 AB : x =x , y =1-x , z =0, x 从1变到0, BC : x =0, y =1-z , z =z , z 从0变到1, 同济六版高等数学课后答案全集 第一章 习题1-1 1. 设A =(-∞, -5)?(5, +∞), B =[-10, 3), 写出A ?B , A ?B , A \B 及A \(A \B )的表达式. 解 A ?B =(-∞, 3)?(5, +∞), A ? B =[-10, -5), A \ B =(-∞, -10)?(5, +∞), A \(A \B )=[-10, -5). 2. 设A 、B 是任意两个集合, 证明对偶律: (A ?B )C =A C ?B C . 证明 因为 x ∈(A ?B )C ?x ?A ?B ? x ?A 或x ?B ? x ∈A C 或x ∈B C ? x ∈A C ?B C , 所以 (A ?B )C =A C ?B C . 3. 设映射f : X →Y , A ?X , B ?X . 证明 (1)f (A ?B )=f (A )?f (B ); (2)f (A ?B )?f (A )?f (B ). 证明 因为 y ∈f (A ?B )??x ∈A ?B , 使f (x )=y ?(因为x ∈A 或x ∈B ) y ∈f (A )或y ∈f (B ) ? y ∈f (A )?f (B ), 所以 f (A ?B )=f (A )?f (B ). (2)因为 y ∈f (A ?B )??x ∈A ?B , 使f (x )=y ?(因为x ∈A 且x ∈B ) y ∈f (A )且y ∈f (B )? y ∈ f (A )?f (B ), 所以 f (A ?B )?f (A )?f (B ). 4. 设映射f : X →Y , 若存在一个映射g : Y →X , 使X I f g =ο, Y I g f =ο, 其中I X 、I Y 分别是X 、Y 上的恒等映射, 即对于每一个x ∈X , 有I X x =x ; 对于每一个y ∈Y , 有I Y y =y . 证明: f 是双射, 且g 是f 的逆映射: g =f -1. 证明 因为对于任意的y ∈Y , 有x =g (y )∈X , 且f (x )=f [g (y )]=I y y =y , 即Y 中任意元素都是X 中某元素的像, 所以f 为X 到Y 的满射. 又因为对于任意的x 1≠x 2, 必有f (x 1)≠f (x 2), 否则若f (x 1)=f (x 2)?g [ f (x 1)]=g [f (x 2)] ? x 1=x 2. 因此f 既是单射, 又是满射, 即f 是双射. 高等数学第六版上册课后习题答案及解析 第一章 习题1-1 1. 设A =(- , -5) (5, + ), B =[-10, 3), 写出A B , A B , A \B 及A \(A \B )的表达式. 解 A B =(- , 3) (5, + ), A B =[-10, -5), A \ B =(- , -10) (5, + ), A \(A \B )=[-10, -5). 2. 设A 、B 是任意两个集合, 证明对偶律: (A B )C =A C B C . 证明 因为 x (A B )C x A B x A 或x B x A C 或x B C x A C B C , 所以 (A B )C =A C B C . 3. 设映射f : X Y , A X , B X . 证明 (1)f (A B )=f (A ) f (B ); (2)f (A B ) f (A ) f (B ). 证明 因为 y f (A B ) x A B , 使f (x )=y (因为x A 或x B ) y f (A )或y f (B ) y f (A ) f (B ), 所以 f (A B )=f (A ) f (B ). (2)因为 y f (A B ) x A B , 使f (x )=y (因为x A 且x B ) y f (A )且y f (B ) y f (A ) f (B ), 所以 f (A B ) f (A ) f (B ). 4. 设映射f : X Y , 若存在一个映射g : Y X , 使X I f g = , Y I g f = , 其中 I X 、I Y 分别是X 、Y 上的恒等映射, 即对于每一个x X , 有I X x =x ; 对于每一个y Y , 有I Y y =y . 证明: f 是双射, 且g 是f 的逆映射: g =f -1.同济六版高等数学(下)知识点整理
同济第六版《高等数学》教案WORD版-第01章 函数与极限
《高等数学》期末试卷1(同济六版上)及参考答案[2]
《高等数学》(同济六版上)期末模拟试题答案
高等数学(同济第六版)上册期末复习重点
高等数学(同济第六版)上册期末复习重点
最新同济大学第六版高等数学上下册课后习题答案9-1
同济六版高等数学课后答案
高等数学(同济第六版)上册-期末复习题(含答案)
高等数学同济大学第六版本
高等数学同济大学第六版本
10-2高等数学同济大学第六版本
同济大学第六版高等数学课后答案详解全集
高等数学第六版(同济大学)上册课后习题答案解析