數學分析知識點總結.ppt

關于實數完備性的6個基本定理,1. 確界原理（定理1.1）；,2. 單調有界定理（定理2.9）；,3. 區(qū)間套定理（定理7.1）；,4. 有限覆蓋定理（定理7.3）,5. 聚點定理（定理7.2）,6. 柯西收斂準則（定理2.10）；,在實數系中這六個命題是相互等價的 。,第七章,在有理數系中這六個命題不成立 。,1. 確界原理,在實數系中，任意非空有上（下）界的數集必有上（下）確界。,2. 單調有界定理；,在實數系中，單調有界數列必有極限。,即數列的單調有界定理在有理數域不成立。,3. 區(qū)間套定理,所以區(qū)間套定理在有理數系不成立。,反例：,4. 有限覆蓋定理,在實數系中，閉區(qū)間a, b的任一開覆蓋H，必可從H中選出有限個開區(qū)間覆蓋a, b。,反例：,5. 聚點定理,實數系中的任意有界無限點集至少有一個聚點。,反例：,S是有界的無限有理點集，在實數域內的聚點為e,因而在有理數域沒有聚點。,5.1 致密性定理：,在實數系中，有界數列必含有收斂子列。,反例：,其極限為無理數e,從而任一子列均收斂于e。,故xn在有理數域內沒有收斂的子列。,6. 柯西收斂準則,反例：,即柯西收斂準則在有理數域不成立。,幾個概念：,區(qū)間套（閉區(qū)間套），,聚點（3個等價定義及其等價性的證明），,開覆蓋（有限開覆蓋）。,舉例說明閉區(qū)間套定理中將閉區(qū)間換成開區(qū)間結論不成立。,但不存在屬于所有開區(qū)間的公共點。,舉例說明有限覆蓋定理中將閉區(qū)間換成開區(qū)間結論不成立。,但不能從中選出有限個開區(qū)間蓋住（0， 1）。,因為右端點始終為1，左端點有限個中必有一個最小者，,構成了開區(qū)間（0， 1）的一個開覆蓋 ，,積分法,原 函 數,選 擇 u 有 效 方 法,基 本 積 分 表,第一換元法 第二換元法,直接 積分法,分部 積分法,不 定 積 分,幾種特殊類型 函數的積分,第八章不定積分,一、主要內容,1、原函數與不定積分的概念。,2、不定積分: (1)存在性;(2)唯一性;(3)如何求？,3、不定積分運算與微分運算的互逆關系。,4、積分表。,5、不定積分的計算： （1）基本思想化歸為積分表中的積分；,（2）常用積分方法：,1）恒等變形（加一項減一項、乘一項除一項、 三角恒等變形）；,2）線性運算；,3）換元法： 第一類（湊分法）不需要變換式可逆； 第二類變換式必須可逆；,4）分部積分法?？捎糜趦蓚€不同類型函數乘積的積分； “對反冪三指，前者設為u”,5）三種特殊類型函數 “程序化”的積分法。,注：檢驗積分結果正確與否的基本方法。,（3）求積分比求微分困難 1）沒有萬能的積分法； 2）有的初等函數的積分不是初等函數，從而“積不出來”，如,另外：每一個含有第一類間斷點的函數都沒有原函數.,6、基本積分表,是常數),7、湊微分常見類型:,湊微分時常用到：,湊微分法就是設法把,一般沒有規(guī)律可循，只有掌握典型例題，多做多總結。,三角代換去掉如下二次根式：,可令,可令,可令,8、常用代換:,當被積函數含有兩種或兩種以上的根式 時，可采用令x=tn, （其中n為各根指數的最小公倍數）,當分母的階分子的階時, 可考慮試用倒代換：,一、主要內容,1、定積分的定義,第九章 定積分,定積分是個數，與被積函數在有限個點處的定義無關；,與積分變量記號的選擇無關。,（2） 利用牛頓-萊布尼茲公式。,2、定積分的計算,在已知定積分存在的前提下，可用下面兩種方法求出其值：,3、定積分的幾何意義,面積的代數和。,4、定積分的性質,線性、,關于積分區(qū)間的可加性、,估值不等式、,積分第一、第二中值定理。,5、定積分與不定積分的聯系,（1）變上限積分的導數公式；,保號性、,（2）牛-萊公式。,（3）可積函數不一定有原函數，有原函數的函數不一定可積。,因為“含有第一類間斷點的函數”都沒有原函數，,而“含有有限個第一類間斷點的函數”都可積。,所以可積函數不一定有原函數。,即說明有原函數的函數不一定可積。,6、可積條件,必要條件 若函數f在a,b上可積，則f在a,b上必定有界。,充要條件（1） 函數f在a,b可積當且僅當：,使得屬于T的所有小區(qū)間中，,充要條件（2） 函數f在a,b可積當且僅當：,對應于振幅 的那些小區(qū)間 的總長,7、可積函數類,1、在a,b上連續(xù)的函數在a,b可積。,2、在a,b上只有有限個間斷點的有界函數在 a,b上可積。,3、在 a,b上單調的有界函數在a,b上可積。 （允許有無限多個間斷點）,但并非可積函數只有這3類。如：黎曼函數不屬于這3類的任何一類，但它是可積的。,在a,b上函數的間斷點形成收斂的數列，則函數在a,b可積。,8、利用不定積分計算定積分,（1）線性；,恒等變形；,換元；,分部積分；,一些特殊類型函數的積分。,（2）與不定積分法的差別,（3）利用對稱性、周期性及幾何意義。,牛-萊公式,積分限的確定，換元要換積分限，原函數求出后不需回代。,（4） 開偶次方時，要帶絕對值。,9、雜記,（1）定積分可用于計算某類特殊數列的極限。,（2） 對D(x)和R(x) 的可積問題多一些關注。,1、微元法的理論依據,第10章,2、名稱釋譯,3、所求量的特點,4、解題步驟,平面圖形的面積,直角坐標,參數方程,極坐標,弧微分,弧長,旋轉體體積,旋轉體側面積,?,5、定積分應用的常用公式,(1) 平面圖形的面積,直角坐標情形,上曲線減下曲線對x積分。,A,x=f(y),（圖5）,x=g(y),右曲線減左曲線對y積分。,一般解題步驟：,（1）畫草圖，定結構；,（2）解必要的交點，定積分限；,（3）選擇適當公式，求出面積（定積分）。,注意：答案永遠為正。,如果曲邊梯形的曲邊為參數方程,曲邊梯形的面積,參數方程所表示的函數,極坐標情形,(2) 體積,平行截面面積為已知的立體的體積,(3) 平面曲線的弧長,弧長,A曲線弧為,弧長,B曲線弧為,C曲線弧為,弧長,(4) 旋轉體的側面積,(5) 變力所作的功,(6) 液體壓力,(7) 引力,(8) 函數的平均值,第11章,一、兩類反常積分的概念,a為任意常數,如果a,b都是瑕點，則定義,c為(a,b)內任一實數。,當且僅當右端兩個積分都收斂時，才稱左端瑕積分收斂。,二、計算方法求正常積分+求極限；,三、兩類反常積分的判斂方法,1、Cauchy準則,2、比較法則,通常取p-積分為比較對象，且常用極限形式。,3、Dirichelet判別法和Abel判別法,用于判別兩個函數相乘時的反常積分的斂散性。,四、絕對收斂與條件收斂,定積分：,無窮積分：,瑕積分：,第12章,數項級數,正項級數,交錯級數,一般項級數,收斂級數的基本性質：,3. 級數的斂散性與級數的有限項無關，但收斂的和一般會有影響。,4 . 收斂級數加括號后仍收斂，且和不變（即有結合律）；,5. 絕對收斂級數的任意重排級數仍絕對收斂，且和不變（即有交換律）。,6. 收斂級數與發(fā)散級數的和必為發(fā)散級數。,正項級數審斂法,1、比較法（un為有理表達式時）；,2、比式法（un含n!時）；,3、根式法（un含n次方時）；,4、積分法 ( ）；,5、拉貝法（ ）；,交錯級數審斂法,這是Dirichelet判別法的特殊情形。,一般項級數審斂法,1、Abel判別法，,2、Dirichelet判別法。,用比值或根值判別法判定的非絕對收斂級數一定發(fā)散。,則它們的乘積按任意順序所得的級數也絕對收斂于AB.,絕對收斂級數的性質,條件收斂的級數，可以適當重排，使其按任意預定的方式收斂或發(fā)散。,第13章,等價于下列3條之一：,好用！,典型例題：,I,的常用判定法：,等價于下列3條之一：,典型例題：,（1）優(yōu)級數判別法,（2）Abel判別法,（3）Dirichelet判別法,的常用判定法：,一致收斂函數列的性質：,（1）,（2）,（3）,一致收斂函數項級數的性質,(1),(2),（3）,第14章,一、冪級數及其收斂半徑、收斂區(qū)間、收斂域,說明冪級數存在收斂半徑。,收斂半徑的求法：,（1）根式法，,（2）比式法，,這個方法不適合求缺項級數的收斂半徑。,冪級數在收斂區(qū)間端點的收斂情況，轉化成數項級數的判斂問題。,二、冪級數的性質,（1）在收斂區(qū)間內閉一致收斂，,（2）和函數在收斂區(qū)間連續(xù)，,（3）在收斂區(qū)間可以逐項求導、逐項求積，且所得冪級數收斂半徑不變。,三、冪級數的求和,通常采用逐項求導、逐項求積，并利用一些已知級數的和函數。,注意這個級數的各種變異。,記住下列冪級數的和函數：,四、函數展開成冪級數,如果f(x) 能展成冪級數，則這個冪級數是唯一的，就是f(x)的泰勒級數。,1.直接法(泰勒級數法),步驟:,2.間接法,根據唯一性, 利用常見展開式, 通過變量代換, 四則運算, 恒等變形, 逐項求導, 逐項積分等方法,求展開式.,記住幾個特殊函數的展開式：,注意收斂范圍。,本章討論了下面三類問題：,1、冪級數的收斂半徑、收斂區(qū)間和收斂域。,2、冪級數的一致收斂性，及和函數的性質。,3、函數展開成冪級數的條件及方法。,請同學體會求冪級數和函數的方法，并注意在逐項求積時，收斂域可能擴大，只要冪級數在端點收斂，而和函數在相應點有定義，那么和函數成立的區(qū)間就可以包含這個端點。（這是P51.3的結果）,逐項求導時，一般收斂域會減少。,如,它們的收斂半徑都是1,但它們的收斂域各是,第十五章,傅里葉級數的理論基礎：,三角函數系的正交性,（1）它們的最小公共周期為,（2）任何兩個不同的函數相乘在 上積分為0，,（3）任何一個函數的平方在 上積分不為0，,本章重點研究函數展成三角級數的方法。,如果f(x)能展成一致收斂的三角級數，則這個三角級數必是f(x) 的傅里葉級數。,f(x)的傅里葉系數,f(x)的傅里葉級數,f(x)的傅里葉系數,f(x)的傅里葉級數,收斂定理,1、,2、,本章常見題型：,對f(x)作周期延拓，使之成為周期為2 （2l）的函數。,此時答案不唯一。,上述2、3類問題，均不需把延拓結果寫出。,