习题1—1解答 1. 设y x xy y x f +
=),(,求)
,(1),,(),1,1(),,(y x f y x xy f y x f y x f -- 解y
x
xy y x f +
=--),(;x xy y y x f y x y x xy f x y xy y x f +=+=+=222),(1;),(;1)1,1(
2. 设y x y x f ln ln ),(=,证明:),(),(),(),(),(v y f u y f v x f u x f uv xy f +++=
)
,(),(),(),(ln ln ln ln ln ln ln ln )ln )(ln ln (ln )ln()ln(),(v y f u y f v x f u x f v y u y v x u x v u y x uv xy uv xy f +++=?+?+?+?=++=?=
3. 求下列函数的定义域,并画出定义域的图形: (1);11),(22-+-=y x y x f
(2);)
1ln(4),(222y x y x y x f ---=
(3);1),(22
2222c
z b y a x y x f ---=
(4).1),,(2
2
2
z
y x z y x z y x f ---++=
解(1)}1,1),{(≥≤=y x y x D
(2)
{
y y x y x D ,10),(22<+<=
(3)
????++=),(2
2222b y a x y
x D
(4){}
1,0,0,0),,(222<++≥≥≥=z y x z y x z y x D
4.求下列各极限: (1)2
21
01lim
y x xy y x +-→→=11
00
1=+- (2)2ln 0
1)1ln(ln(lim
02
2
)0
1=++=
++→→e y
x e x y y x
(3)41
)42()42)(42(lim 42lim
000-=+++++-=+-→→→→xy xy xy xy xy xy y x y x
(4)2)
sin(lim )sin(lim
202=?=→→→→x xy xy y xy y x y x
5.证明下列极限不存在:
(1);lim 0
0y
x y x y x -+→→ (2)22
22200)(lim y x y x y x y x -+→→ (1)证明 如果动点),(y x P 沿x y 2=趋向 则322lim lim
00
20-=-+=-+→→=→x x x
x y x y x x x y x ;
如果动点),(y x P 沿y x 2=趋向,则33lim lim
00
20==-+→→=→y y
y x y x y y x y
x
所以极限不存在。
(2)证明: 如果动点),(y x P 沿x y =趋向
则1lim )(lim 44
0222220
0==-+→→=→x x y x y x y x x x y x ; 如果动点),(y x P 沿x y 2=趋向,则044lim )(lim 2440222220
20=+=-+→→=→x x x y x y x y x x x y x 所以极限不存在。
6.指出下列函数的间断点:
(1)x
y x
y y x f 22),(2-+=; (2)y x z -=ln 。
解 (1)为使函数表达式有意义,需02≠-x y ,所以在02=-x y 处,函数间断。 (2)为使函数表达式有意义,需y x ≠,所以在y x =处,函数间断。 习题1—2 1.(1)x
y
y x z +=
21x y y x z -=??;21y
x x y z -=??. (2)
)]2sin()[cos()sin()cos(2)cos(xy xy y xy xy y xy y x
z
-=-=?? )]2sin()[cos()sin()cos(2)cos(xy xy x xy xy x xy x y
z
-=-=?? (3)
121)1()1(--+=+=??y y xy y y xy y x
z
, lnz=yln(1+xy),两边同时对y 求偏导得
,1)1ln(1xy
x
y xy y z z +++=?? ]1)1[ln()1(]1)1[ln(xy
xy xy xy xy xy xy z y z
y ++++=+++=??; (4))(221332
3y x x y x x
y x x y
x z +-=+-
=??,
;1
13
2
2y x x y x x y
z +=
+=??
(5)x x z
y z u
x x z y u x z y x u z y
z y z y ln ,ln 1,21-=??=??=??-; (6)z
z y x y x z x u 21)(1)(-+-=??-, z z y x y x z y u
21)(1)(-+--=??-, z
z y x y x y x z u 2)
(1)
ln()(-+--=??; 2.(1)
0,1,0,,=====yy xy xx y x z z z x z y z ;
(2) ),(2sin ),(2sin by ax b z by ax a z y x +=+=
)(2cos 2),(2cos 2),(2cos 222by ax b z by ax ab z by ax a z yy xy xx +=+=+=.
3 2
222,2,2x yz f z xy f xz y f z y x +=+=+=,,2,2,2z f x f z f yz xz xx ===
0)0,1,0(,2)2,0,1(,2)1,0,0(=-==yz xz xx f f f .
4
)2
(2cos ),2(2cos 2),2(2sin ),2(2sin 2t
x z t x z t x z t x z tt xt t x --=-=-=--=
0)2
(2cos 2)2(2cos 22=-+--=+t
x t x z z xt tt .
5.(1) x y
x e x y z 2-=, x y y e x z 1=,=dz +-dx e x
y x y 2 dy e x x y
1
;
(2) )ln(21
22y x z +=
,2
2y x x z x +=,22y x y z y
+=,dy y x y dx y dz 2222x x +++=; (3)2
222)(1y x y x y x y z x +-=+-
= , 222)
(11
y x x x
y x z y +=+= ,22y x xdy ydx dz ++-=;
(4) ,1
-=yz x yzx
u x zx u yz y ln =,x yx u yz z ln =, =du xdz yx xdy zx dx yzx yz yz yz ln ln 1++-.
6. 设对角线为z,则,22y x z +=
2
2
y
x x z x +=
,2
2
y
x y z y +=
, =
dz 2
2
y
x ydy xdx ++
当1.0,05.0,8,6-=?=?==y x y x 时,2
2
8
6)
1.0(805.06+-?+?=
≈?dz z =-0.05(m).
7. 设两腰分别为x 、y,斜边为z,则,22y x z +=
2
2
y
x x z x +=
,2
2
y
x y z y +=
, =
dz 2
2
y
x ydy xdx ++,
设x 、y 、z 的绝对误差分别为x δ、y δ、z δ,
当1.0,1.0,24,7=≤?=≤?==y x y x y x δδ时, 2524722=+=z
2
2
24
71
.0241.07+?+?≤
≤?dz z =0.124,z 的绝对误差124.0=z δ
z 的相对误差
≈?z z %496.025
124.0=. 8. 设半径为r ,高为h ,容积为V ,则
h r V 2π=,rh V r π2=,2r V h π=,dh r rhdr dV 22ππ+=,
当1.0,1.0,20,4=?=?==h r h r 时,
)(264.551.0414.31.020414.3232cm dV V =??+????=≈?.
习题1—3
1.
=??+??+??=dx
dz z f dx dy y f dx dx x f dx du ++2)(1z xy z y +?+ax ae z xy z x
2)
(122
)(1z xy z xy +-)1(2+?ax a =222)]1(2[y x z ax axy axz z y ++-+=ax
ax e
x ax x a e ax 22422)1()
1()1(++++. 2.x f x f x z ????+????=??ηηξξ=443
2224arcsin 11y x x y x x
+?+----ξξη=
)
)(1()ln(1arcsin 42
2
2
2
444
4
2
23y x y x y x x y
x y x x +--+-
+--
y f y f y z ????+????=??η
ηξξ=443
2224arcsin 11y x y y x y
+?+----ξξη=)
)(1()ln(1arcsin 42
2
2
2
444
42
23y x y x y x y y x y x y +--+-
+--.
3. (1)
x
u ??=212f ye xf xy +, y u ??=212f xe yf xy
+-.
(2)
x u ??=11f y ?, y u ??=2121f z f y x +?-,z u
??=22f z
y ?-.
(3)
x
u
??=321yzf yf f ++,y u ??=32xzf xf +,z u ??=3xyf .
(4)
x u ??=3212f yf xf ++y u ??=3212f xf yf ++,z u
??=3f .
4 .(1)
1yf x
z
=??,21f xf y z +=??, ()112
1112
2f y y f y x f y x
z =?=??=??, ()12111121111112)(yf xyf f f x f y f y
f y f yf y y x z ++=+?+=??+=??
=
???, ()2212112
2221121121212
22)(f xf f x f x f f x f x y f y f x f xf y y
z ++=+?++?=??+??=+??=??(2)
2122xyf f y x
z
+=??,2212f x xyf y z +=??, ()
x f xy yf x f y xyf f y x
x z ??++??=+??=??22
1
221222222 22
2
2
123
114
2222212122112442)2(22)2(f y x f xy f y yf xy f y f xy yf xy f y f y +++=?+?++?+?=.
()
y
f xy xf y f y yf xyf f y y y x z ??++??+=+??=???22121212
22222
12
2
2
223
113
21222212212112152222)2(22)2(2f y x yf x f xy xf yf x f xy f xy xf x f xy f y yf ++++=?+?++?+?+=
()
y f x y f xy xf f x xyf y y
z ??+??+=+??=??2
2112212
2222 22
4
123
112
2
1222212212111442)2()2(22f x yf x f y x xf x f xy f x x f xy f xy xf +++=?+?+?+?+=
5 y
u
x u t y y u t x x u t u y u x u s y y u s x x u s u ??+
??-=????+????=????+??=????+????=??2123,2321Θ
, 222)(4323)(41)(
y u y u x u x u s u ??+????+??=??,222)(4123)(43)(y
u y u x u x u t u ??+????-??=??, 2222)()()()(
y
u x u t u s u ??+??=??+??∴. 6 (1) 设)
(),,(z y x e
z y x z y x F ++--++=, )(1z y x x e F ++-+=,)
(1z y x y e F ++-+=,
)(1z y x z e F ++-+=,
1-=-=??z x F F x z ,1-=-=??z
y F F y z
xz
y x y x z
y x y
x z y
x x F y
x z y x z z y x F x 2))(21
(sec tan
,
tan ),,()2(2
3
222
22
222
2
2
2
2
2
22---------
=---=设
=222
2
2
2
tan
y
x xz
y
x z y
x x -+
---
2
2
2
sec y
x z -,
)2())(21(sec tan
23
2
22
22
222
22
2yz y x y x z
y x y x z y x y F y --------=
- =
222
2
2
2
tan
y x yz y
x z y
x y --
--2
2
2
sec
y
x z -,
-
=1z F 2
2
2
22sec y
x z
y x --2
21
y
x -=2
2
2
tan
y
x z --,
=??x z 2
22
2
22222csc cot y
x z y
x xz y x z y x x F F z x --+---=-,
=??y z .csc
cot
2
2
2
2
22
2
2
2
y
x z y x yz y
x z y
x y F F z
y ---
--=-
(3) 设xyz z y x z y x F 22),,(-++=,x
yz F x -
=1 y
xz
F y -
=2z xy F x -=1,
=??x
z
z x F F -=
xy xyz xyz
yz --,=??y z
z
y F F -=xy
xyz xyz xz --2.
(4) 设y z z x y z z x z y x F ln ln ln ),,(+-=-=
,y F z F y x 1,1==z z
x F z 12--=, =??x z z x z F F z x +=-,=??y z )
(2
z x y z F F z y +=-, 7.设)32sin(232),,(z y x z y x z y x F -+--+=,),32cos(21z y x F x -+-=
Θ)32cos(42z y x F y -+-=,)32cos(63z y x F z -++-=,
∴ =??x z
31=-z x F F ,=??y z 3
2=-z y F F , ∴
+
??x z =??y
z
1. 8.设2121,,),,(),,(φφφφφb a F c F c F bz cy az cx z y x F z y x --===--=,
=??x z
211φφφb a c F F z x +=-,=??y z ,2
12φφφb a c F F z y +=-
∴ +??x
z
a
c y z b =??. 9. (1)方程两边同时对x 求导得
?????=+++=,
0642,22dx dz z dx dy y x dx dy y x dx dz 解之得???????+=++-=1
3,)13(2)16(z x dx dy z y z x dx dy
(2) 方程两边同时对z 求导得
?????=++=++0
222,01z dz dy y dz
dx
x dz dy
dz dx 解之得
???????--=--=.,y
x x
z dz
dy y
x z
y dz dx
(3) 方程两边同时对x 求偏导得
??
??
???+??-??=??+??+??=,sin cos 0,cos sin 1x v v u v x u x u e x v v u v x u x u e u u 解之得???????+--=??+-=??.]
1)cos (sin [cos ,1)cos (sin sin v v e u e v x v v v e v x u u u
u 同理方程两边同时对y 求偏导得
?????????+??-??=??+??+??=,sin cos 1,cos sin 0y v v u v y u y u e y
v v u v y u y u e u u 解之得???????+-+=??+--=??.]
1)cos (sin [sin ,1)cos (sin cos v v e u e v x v v v e v x u u u
u
习题1-4
1. 求下列函数的方向导数
o
P l
u ??
(1)()()2,1,1,0,1,1,3202
2-=++=l P z y x u
解:
220
==??P P x
x
u
440
0==??P P y
y
u
060
==??P P z
z
u
)62,61,6
1(0-
=l
.6
2)6
1(*46
1*
20
-=-+=??∴
P l
u
(2));1,1,2(),1,1,1(,)(0-==l P x
y u z
解:
,1)()(0
21-=-=??-P z P x y x y z x u
,1)1()(0
1==??-P z P x
x y z y
u
,0)ln()(0
==??P z P x
y x y z
u
)61,6
1,
6
2(
-
=l
.6
16
1*16
2*)1(0
-=+-=??∴
P l
u
(3)l P y x u ),1,1(),ln(02
2+=与ox 轴夹角为
;3
π
解:
,120
22=+=
??P P y x x x u
,120
02
2=+=
??P P y x y y
u
由题意知,3
πα=
则,6
πβ=
)2
3,21()6cos ,3(cos
==ππ
l .2
3
123*121*
10
+=+=??∴
P l
u
(4).),14,4,9(),2,1,5(,1010P P l P P xyz u ==
,20
==??P P yz
x
u
,100
0==??P P xz
y
u
,50
==??P P xy
z
u
),12,3,4(=l ),13
12
,133,134(0=∴l
.13
981312*5133*10134*20
=++=??∴P l u
2. 求下列函数的梯度gradf
(1));(cos()sin(),(2
2
xy y x y x f +=
解:
,*)sin()2(*)cos(222y xy xy y x x
f
-=??
),2(*)sin(*)cos(222xy xy x y x y
f
-=?? (=∴gradf )sin()cos(22
2
2
xy y y x xy -,)sin(2)cos(2
2
2
xy xy y x x -)
(2).),(y
x
e x
y y x f =
解:),1(11)(2x y e x y e x y e x
y x f y x
y x y x -=+-=??
),11()(12y x e y
x e x y e x y f y x
y x y x -=-+=?? (=∴gradf )1(1x y e x y x
-,)1
1(y
x e y x
-)
。 3. 一个登山者在山坡上点)4
3
,1,23(--
处,山坡的高度z 由公式2225y x z --=近似,其中x 和y 是水平直角坐标,他决定按最陡的道路上登,问应当沿什么方向上登。 解:
,32)4
3
,1,23()4
3,1,23(=-=??-=-=x
x z
,44)4
3
,1,23()4
3
,1,23(=-=??-=-=y
y
z
∴按最陡的道路上登,应当沿(3,4)方向上登。
4. 解:
)21)(1(),21)(1(y x x y
T
x y y x T --=??--=?? 沿方向)16
1,91()3
1
,41(--=-gradT
5. 解:设路径为)(x f y =,在点),(y x 处)8,2(y x gradT --=
)(x f y =在),(y x 点的切向量为),
1(dx
dy =τ gradT Θ平行于切向量τy
dy
x dx 82,-=
-∴
4cx y =? 因为过4
2),2,1(x y -=∴
习题1-5
1、求曲线2,1,1t z t
t y t t x =+=+=
在对应于1=t 点处的切线及法平面方程。 解:当1=t 时,1)1(,2)1(,21
)1(===z y x ,
}2,1,41
{}2,)1(,)1(1)1(1{)}1(),1(),1({1
2
2''')1,2,2
1
(-=+-+?-+?===t t t t t t t t z y x T
故所求切线方程为:
21124121-=--=-z y x ,即: 8
142121-=--=-z y x 法平面方程为:0)1(2)2()2
1
(41=-+---z y x 即: 11682=+-z y x
2、求下列空间曲线在指定点处的切线和法平面方程
(1)?????=+=+2
22
222z y y x 在点)1,1,1( 解 :将方程两端对x 求导,得
???????=-=?z x dx dz y x dx
dy 在)1,1,1(M 处)1,1,1(-=T
故所求的切线方程为:11
1
1-=--=-z y x 法平面方程:1=+-z y x
(2)???=++=++06222z y x z y x 在点)1,2,1(-
解法1:将方程两端对x 求导,得
??????
?
=++=?+?+010222dx
dz dx dy dx dz z dx dy y x ??????
?-=+-=?+?1dx
dz dx dy x dx
dz z dx dy
y 当01
1≠-==
x y z y J 时,有
z y x z z x J dx dy --=--?=111,z
y y x x y J dx dz --=
--?=111
}1,0,1{,,1,,1)
1,2,1()1,2,1()
1,2,1-=??
????----=???
???=---z y y x z y x z dx dz dx dy 故所求的切线方程为:???
??=+-=--0
211
11y z x
法平面方程:0)1()2(0)1(=-++?+--z y x 即:0=-z x
解法2:将方程组两端求微分:得???=++=++00
222dz dy dx zdz ydy xdx
∴曲线在点)1,2,1(-处的切向量为
3. (题略)
解:(1)令 F (x ,y ,z )=arctg
x y -z, )(,2
1)(,21)(0'0'0'
P F P F P F z y x =-== -1,曲面在点P 0的切平面方程为:-0)4)(1()1(21)1(21=--+-+-πz y x ,即: x - y - 2z -2
π
=0;
法线方程为:
142
11211--
=-=--π
z y x ,即:2
41111π
-=--=-z y x ;
(2)令z
x
y z z y x F ln ),,(--=
则x F x 1-=,1-=y F ,z
F z 1
1+=
曲面在点(1,1,1)点处的切平面的法向量为:}2,1,1{+--=n
故所求的切平面方程为:0)1(2)1()1()1()1(=-+-?-+-?-z y x 即: 02=-+z y x 法线方程为:
2
1
1111-=
--=--z y x
(3)令F (x ,y ,z )=2z
x +2z
y -8,)(,2ln 4)(,2ln 4)(0'
0'
0'
P F P F P F z y x -===-
16ln2,曲面在点P 0的切平面方程为:4ln2(x-2)-4ln2(y-2)-16ln2(z-1)=0,
即:x-y-4z=0,法线方程为:
2ln 1612ln 422ln 42--=-=-z y x ,即:4
1
1212--=-=-z y x
4、解:y x x z +=??1Θ
,y x y z +=??1 }3
1,31{}1,1{)2,1()2,1(=++=?∴y x y x z 又∵抛物线x y 42=在(1,2)点处的切线斜率为:
1)
2,1(=dx dy
∴抛物线x y 42
=在(1,2)点处偏向x 轴正向的切线方向为}1,1{,1)2,1(=??
????????=dx dy T
∴???
???=21,210T
???
??????????=21,2131,31)2,132626
2=+=
习题1-6
1(题略). 解:由 ,024=-=??x x
f
024=--=??y y f ,有 x=2, y=-2, 即P 0(2, -2)为 f(x,y) 的驻点,
又,2,0,22222
2-=??=???-=??y
f
y x f x f D (P 0)=4>0,)(022P x f ??=-2 故P 0 (2,-2)为f(x,y)的极大值点, 其极大值为f(2,-2)=8.
2(题略).
解:由 ????
???+-=??--=??01862039632
令令x y y
f y x x f 有???=+-=--09301322x y y x 驻点:(5,6)和)6,1(-
x x f 622=??Θ 222=??y
f
62-=???y x f ()0243612)
6(26)
6,5()
6,5(2)6,5(>=-=--?=?x x ,而306)6,5()
6,5(2
2==??x x
f
∴),(y x f 在点(5,6)取得极小值88)6,5(-=f 又∵()0243612)6(26)6,1()
6,1(2
)6,1(<-=-=--?=?---x x
∴),(y x f 在点)6,1(-不取得极值
3、求22y x z -=在闭区域4422≤+y x 上的最大值和最小值
解:由???????=-=??==??0202y y
z x x
z
,得唯一驻点(0,0)
又∵在边界442
2
=+y x 即椭圆14
22
=+y x 上,22254y y x z -=-= 1),1(-∈y
由
0)
54(=-dy
y d ,得驻点:)1,1(0-∈=y ∴所有可能的极值点为:(0,0) (2,0) (-2,0) (0,-1) (0,1) 相应的函数值为: 0 4 4 -1 -1 4、求抛物线2x y =和直线02=--y x 之间的最短距离。
解:设P(x ,y )为抛物线2x y =上任意一点,它到直线02=--y x 的距离为
2
2
--=
y x d ,d 最小当且仅当2d 最小
此问题即是求22)2(2
1
--=y x d 在条件x y =2下的最小值。 解法1(用拉格朗日乘数法) 设)()2(2
1
22x y y x L -+--=
λ 由???
??
?
???-=+-?--?=-?--?=0
0)1()2(2210
21)2(2212令令令x y L y x L x y x L y x λλλ,即?????=-=++-=---00202)21(2x y y x y x λλ得唯一驻点)41,21(
故由实际问题知抛物线2x y =和直线02=--y x 之间的最短距离在在,为:
8
2
7)4
1,21(min =
=d d 解法2(转化为无条件极值)
设抛物线2x y =上点),(2x x P ,它到直线02=--y x 的距离为
2
2
2
2
2--=
--=
x x y x d
∵d 最小当且仅当222)2(2
1
--=x x d 最小
设22)2(21
)(--=x x x f
∴0)21()2()(2令x x x x f -?--='
唯一驻点2
1=
x )2(2)21()2()2()21()21()(222+-+-=-?--+-?-=''x x x x x x x x f
[]
02
7
)
2(2)21()2
1
(2
122>=
+-+-=''x x x f Θ ∴当2
1
=
x 时,)(x f 有极小值,从而该极小值就是所求的最小值(∵唯一驻点) ∵2
122
12
2
--=
x x d =
8
2
7 故抛物线2x y =和直线02=--y x 之间的最短距离为
8
2
7 5、求抛物线22y x z +=被平面1=++z y x 截成一椭圆,求原点到此椭圆的最长与最短距离。
解:设椭圆上任意一点为(x ,y ,z ),它到原点的距离为222z y x d ++=
此问题即是求2
2
2
z y x d ++=在条件???=+++=1
22z y x y x z 下的最大值和最小值。
令)1()(2
2222-+++-++++=z y x z y x z y x L μλ
由??
????
?????-++=-+=+-=++=++=⑤
令④令③令②令①令010*********
2z y x L z y x L z L y y L x x L z y x
μ
λμλμλμλ 由①-②得0))(2(1=-+y x λ 若1-=λ代入①,得0=μ,
再代入④,2
1
-=∴z <0, 不合题意
1-≠∴λ,有y x =
代入④,⑤由???=+=1222z x z x ,解得23
1±-==x y , 32±=z
∴驻点为:)31,231,231(
1+-+-+-P 和)31,2
3
1,231(2------P ∴3591
1
2
22+=++=P P z y x d ,3592
2
2
22-=++=P P z y x d
由实际问题知,所求最大值和最小值存在,分别为
359+和359-
6(题略).
解: 设圆柱高为H,圆锥高为h ,圆柱圆锥底半径为r,则浮标体积V=h r H r 22
3
2
π
π+,
故:3V-)23(2
h H r +π=0 (1) 浮标表面积S(r,h,H)=)(2222222h r H r h r r rH ++=++πππ
令L(r,h,H)=)(222h r H r ++π+)23(3[2
h H r V +-πλ]
由)23(22)(22
2
222h H r h
r r h r H r
L
+-++++=??πλππ=0 (2)
22
222r h r rh h
L
πλπ-+=??=0 (3)
0322=-=??r r H
L
πλπ (4) 有32
=
r λ, 代入(3)有03222=-+h
r h , 故25=h r , r=
h,再由(2),有H=h,
h=
r
5
2, ( r,
r
5
2,
r
5
2)为S(r,h,H)
唯一驻点,由于实际问题存在最值,故当H=h,
2
5
=h r 时,材料最省。
7(题略) 解设BC=a, 则横截面积
S=
21(BC+AD)h=
2
1θθθctg h h
S
?-+ =a )h, ctg h +(a =)h 2hctg (2a ,湿周
θ
θθθsin 2
sin 2a 2CD a =) F(h,h
ctg h h S h +?-=+=+= 由0sin 22=+--=??θθctg h
S h f (1)
0sin cos 212=-=??θ
θθf (2)
由(2)有1-2cos 0=θ,3
π
θ=
, 由(1), h=
4
3
S
, 即(
4
3
,3
S π
)为唯一驻点,故当3
π
θ=
,
h=4
3
S
时,湿周最小.
第四章 典型例题 【例4-1-1】写出下图所示周期矩形脉冲信号的Fourier 级数。 t 周期矩形信号 分析: 周期矩形信号)(~t x 是实信号,其在一个周期[-T 0/2,T 0/2]内的定义为 ???>≤=2/ 02/ )(~ττt t A t x 满足Dirichlet 条件,可分别用指数形式和三角形式Fourier 级数表示。 解: 根据Fourier 级数系数C n 的计算公式,有 t t x T C t n T T n d e )(~ 1000j 2/2/0ω--?=== --? t A T t n d e 10j 2/2 /0ωττ 2/2/j 000e )j (ττωω=-=--t t t n n T A 2/)2/sin(00τωτωτTn n A =)2 (Sa 00τωτn T A = 故周期矩形信号)(~ t x 的指数形式Fourier 级数表示式为 t n n t n n n n T A C t x 00j 00j e )2(Sa )(e )(~ωωτωτ∑∑∞ -∞ =∞-∞=== 利用欧拉公式 2 e e )cos(00j j 0t n t n t n ωωω-+= 可由指数形式Fourier 级数写出三角形式的Fourier 级数,其为 ()t n n T A T A t x n 0001 0cos )2(Sa )2()(~ωτωττ∑ ∞ =+= 结论: 实偶对称的周期矩形信号)(~ t x 中只含有余弦信号分量。 【例4-1-2】写出下图所示周期三角波信号的Fourier 级数。 t 周期三角波信号 分析: 周期矩形信号)(~ t x 是实信号,其在一个周期 [-1/2,3/2]的表达式为
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第一章 函数、极限与与连续 本章将在分别研究数列的极限与函数的极限的基础上,讨论极限的一些重要性质以及运算法则,函数的连续性,闭区间上连续函数的性质。具体的要求如下: 1. 理解极限的概念(理解极限的描述性定义,对极限的N -ε、δε-定义可在学习过程中 逐步加深理解,对于给出ε求N 或δ不作过高要求)。 2. 掌握极限四则运算法则。 3. 了解极限存在准则(夹逼准则和单调有界准则),会用两个重要极限求极限。 4. 了解无穷小、无穷大及无穷小的阶的概念。能够正确运用等价无穷小求极限。 5. 理解函数在一点连续的概念,理解区间内(上)连续函数的概念。 6. 了解间断点的概念,会求函数的间断点并判别间断点的类型。 7. 了解初等函数的连续性和闭区间上连续函数的性质(最大、最小值定理、零点定理、介值定理)。 第一章共12学时,课时安排如下 绪论 §1.1、函数 §1.2初等函数 2课时 §1.4数列极限及其运算法则 2课时 §1.4函数极限及其运算法则 2课时 §1.4两个重要极限 无穷小与无穷大 2课时 §1.4函数的连续性 2课时 第一章 习题课 2课时 绪论 数学:数学是研究空间形式和数量关系的一门学科,数学是研究抽象结构及其规律、特性的学科。数学具有高度的抽象性、严密的逻辑性和应用的广泛性。 关于数学应用和关于微积分的评价: 恩格斯:在一切理论成就中,未必再有像17世纪下叶微积分的微积分的发现那样被看作人类精神的最高胜利了。如果在某个地方我们看到人类精神的纯粹的和唯一的功绩,那就正是这里。 华罗庚:宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之变,生物之迷,日用之繁,无处不用数学。 张顺燕:微积分是人类的伟大结晶,它给出了一整套科学方法,开创了科学的新纪元,并因此加强和加深了数学的作用。……有了微积分,人类才有能力把握运动和过程;有了微积分,就有了工业革命,有了大工业生产,也就有了现代的社会。航天飞机,宇宙飞船等现代化交通工具都是微积分的直接后果。数学一下子到了前台。数学在人类社会的第二次浪潮中的作用比第一次浪潮要明显多了(《数学通报》数学与文化2001.1.封二) 初等数学与高等数学的根本区别:用初等数学解决实际问题常常只能在有限的范围内孤立的静止的观念来研究,有很多问题不能得到最终答案,甚至无法解决。高等数学用运动的辨正观点研究变量及其依赖关系,极限的方法是研究变量的一种基本方法,贯穿高等数学的始终。用高等数学解决实际问题,计算往往比较简单,且能获得最终的结果。
定积分与微积分基本定理(理) 基础巩固强化 1.求曲线y =x 2与y =x 所围成图形的面积,其中正确的是( ) A .S =?? ?0 1(x 2-x )d x B .S =?? ?0 1 (x -x 2)d x C .S =?? ?0 1 (y 2-y )d y D .S =??? 1 (y - y )d y [答案] B [分析] 根据定积分的几何意义,确定积分上、下限和被积函数. [解析] 两函数图象的交点坐标是(0,0),(1,1),故积分上限是1,下限是0,由于在[0,1]上,x ≥x 2,故函数y =x 2与y =x 所围成图 形的面积S =?? ?0 1 (x -x 2)d x . 2.如图,阴影部分面积等于( ) A .2 3 B .2-3 [答案] C [解析] 图中阴影部分面积为
S =??? -3 1 (3-x 2 -2x )d x =(3x -1 3x 3-x 2)|1 -3=32 3. 4-x 2d x =( ) A .4π B .2π C .π [答案] C [解析] 令y =4-x 2,则x 2+y 2=4(y ≥0),由定积分的几何意义知所求积分为图中阴影部分的面积, ∴S =1 4×π×22=π. 4.已知甲、乙两车由同一起点同时出发,并沿同一路线(假定为直线)行驶.甲车、乙车的速度曲线分别为v 甲和v 乙(如图所示).那么对于图中给定的t 0和t 1,下列判断中一定正确的是( ) A .在t 1时刻,甲车在乙车前面 B .在t 1时刻,甲车在乙车后面 C .在t 0时刻,两车的位置相同 D .t 0时刻后,乙车在甲车前面 [答案] A [解析] 判断甲、乙两车谁在前,谁在后的问题,实际上是判断在t 0,t 1时刻,甲、乙两车行驶路程的大小问题.根据定积分的几何意义知:车在某段时间内行驶的路程就是该时间段内速度函数的定积
第四章 化学方程式?中? ?根据化学方程式的计算? 唐荣德 典型例题 1.实验室用 g 锌跟足量的盐酸反应,可制氢气和氯化锌各多少克? 分析:在化学反应中,反应物与生成物之间的质量比是成正比关系,因此,利用正比例关系,根据化学方程式和已知的一种反应物(或生成物)的质量,可求生成物(或反应物)的质量。 解:设制得氢气的质量为x ,制得氯化锌的质量为y ………设未知量, Zn +2HCl = ZnCl 2+H 2? …………写出正确的化学方程式 65 136 2 …………写出有关物质的质量比, g y x …………写出已知量和未知数 g 7.365=y 136,y =65 g 7.3136?=7?7g …………列比例式,求解 g 7.365=x 2, x =65 g 7.32?=0?1 g 答:制得氢气 g ,氯化锌 g ,………写出简要答案。 2.对于反应:X 2+3Y 2=2Z ,可根据质量守恒定律推知下列说法一定错误的是? AD ? A ? 若X 2的式量为m ,Y 2相对分子质量为n ,则Z 的相对分子质量为?m +3n ? B ? 若m g X 2和n g Y 2恰好完全反应,则生成?m +n ? g Z C ? 若m g X 2完全反应生成n g Z ,则同时消耗?m -n ? g Y 2 D ? Z 的化学式为XY 2 解析:根据质量守恒定律,B 、C 正确。由原子守恒,可得出Z 的化学式为XY 3,故D 错。由题意知,反应物的总质量为m +3n ,而生成物的总质量为2?m +3n ?,显然违背了质量守恒定律,故A 是错的。 答案:AD 。 3.反应:A +3B =2C ,若7 g A 和一定量B 完全反应生成 g C ,则A 、B 、C 的相对分子质量之比为 ( B ) A. 14∶3∶7 B. 28∶2∶17 C. 1∶3∶2 D. 无法确定 解析:由质量守恒定律可知:B 为 g -7 g = g 。再根据化学方程式中各物质的化学计量数之比为粒子数之比,可得出它们的相对分子质量之比为:M A ∶M B ∶M C =715852 13∶∶..=7∶∶=28∶2∶17。 答案:B 。 4.将金属镁和氢氧化镁的混合物在空气中灼烧,混合物的质量在冷却后没有变化,求原混合物中镁元素的质量分数。[已知:Mg(OH)2MgO +H 2O] 解析:根据质量守恒定律,反应前后镁元素的质量不变,混合物总质量不变。剩余物为MgO ,故MgO 中Mg 元素的质量分数即为原混合物中镁元素的质量分数。