《微积分》《高等数学》全程教学视频--宋浩老师
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编辑于 2025年08月02日 15:38

本笔记从3.3章开始,因为3.3章以前的笔记我看之前已经有人发过

***不知道笔记怎么分页和制作目录,实在太长了***

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3.3

函数的单调性

函数的凹凸性

3.4 极值点,驻点

求极值的解体步骤方法一

求极值的方法二

a. 借用二阶导数判断极大值或者极小值 b. 如果导数等于0,在该点处的极值可能不存在

3.5 画图

渐近线分类:水平,垂直,斜

因为f(x)和x基本重合,所以得到下面的式子

重要:如果斜渐近线存在那么函数大约是个1次的,否则斜渐近线不存在。

下面的例题,很复杂,用了上面的步骤。注意:二阶导数等于0的点是拐点(与驻点的区别)

4.1

微分:是个求导过程(求导函数)

积分:求导的逆过程(求原函数)

求导x次数变少,求原函数或者求不定积分次数变多

三个常见公式和不定积分的几何意义

不定积分的性质1

性质2:注意下面3)如果是无限项就不成立,例如左右都加了...,等式就不成立了

常见公式:4,8.9,12,13公式理解就行了,其余必须记忆

4.2

解题思路反向凑成4.1的各种形式,需要注意的是求出来原函数的形式可能不唯一

分部积分法公式(详细推导过程如下),解题的关键是分清楚谁做U,V

解题的关键是选择谁做U,谁做V, 关键是不能 越做越复杂,下面这个解法2中如果把X往d后面拿,就变得越来越复杂

下面这个解法中如果把x往后拿就会越来越复杂,如下两种解法第一种可以算出来,第二种直接变复杂了

4.3 有理函数积分

多项式化简为分子比分母次数低的形式

a) 分子比分母高,使用多项书的除法(遇到除数或者被除数次数缺的,需要用0补齐)

b)分子和分母齐次(把分子配成跟分母一样的形式)

c) 分子比分母次数低-真分式(就是我们期望的形式,无需化简)

题目讲解:

第一类题目分母为2次多项式,分子为整数,根据分母多项式的根的情况可以分为三种情况

第一种情况直接是ln(x+1)的形式

第二种情况解题:

注意下面2用的待定系数法(先把分母化成两个含X多项式的乘积,然后展开为两个式子和的形式,其中分母为每个因式,分子假设为常数A1,A2, 然后将含有A1和A2的式子合并,由于合并后的式子分子为1, 依据为1可以解出来A1A2)

第三种情况:换元法,将分母化成t的平方+1的形式,然后根据arctan公式得出结果

第二类题目:

分子为dx+e的形式,分母是个2次的形式(分子或者分母x的系数可以不用管,因为可以提到积分符号外面)同样分为以下三种形式,下面这个截图中表示了两种情况,第三种情况只有一半,在下下面截屏中表示

接上面第三个题目,板书比较乱(先写了下面发现版面不够,就把=写在上面了),最红结果为1/2ln|x2-2x+3|

下面介绍分母是3次或者更高次的形式

其中用到了一个公式,先讲下公式这个公式构成,公式中的第一类(分母中用括号分割的项中的x最高次数为1的项)部分讲解(分母按照括号的每一项展开,次数从最高次递减到1次展开,注意补充低次项,展开后的每一项分子为常数项,假设为A1A2A3A4)如下面右下角:

公式中的第二类(分母中括号项里面的x为2次的多项式)部分讲解(分母按照乘法每一项展开,次数递减到1,需要补充低次项,每个式子的分子是个1次的多项式,分子如B1X+B2)

第3题的解题过程(用到上面第一类公式,按照分母每一个乘数项分开之和, 分子凑成常数,然后假设分子为A1A2A3, 合并后与原来的多项式分子做对比,可以计算出A1,A2,A3, 就是常说的待定系数法计算A1A2A3)

第4题的解题过程(同时用到上面第一类和第二类公式,按照公式展开,用上面同样的方法解出来A1A2A3)

下面这个例题解题时需要用到换元法,将x用t表示,具体如下

以下两类题目:a)分子是1;b)分子是个1次的多项式

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第五章

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5.1 定积分

定积分存在的两种情况,即下面定义1和定义2

用定积分定义求面积(x轴n等分)

用近似法求面积

a)矩形法,将X轴每一个分割图形按照矩形计算,(长为f(x), 宽为(b-a)/n)缺点是每一个分割部分少了一个近似三角形的面积

b)梯形法, 将X轴每一个分割图形按照梯形计算,(上底为f(x1), 下底为f(x1+(b-a)/n), 高(b-a)/n),缺点是每一个分割部分多了一个近似三角形的面积

c)抛物线法,(由三个顶点计算出来一个新的抛物线的方程, 看老师表情就知道这个方法太复杂,一般不用)

利用定积分的性质

注意性质2中的c不管在ab区间里面还是外面,公式永远成立,原因如下证明

推论2原因解释一下:如果在区间ab上,f(x)一半正一半负,就是小于

推论3(写成5了), M,m分别为区间ab上的最大值和最小值,积分面积就处在m和M分别围成的图形中

性质6,定积分中值定理,重要!!!

5.2 定积分定理

变限函数(除了自变量t外,上下限也可能会出现变量x),解题公式分下面几种情况:

a) 上限是x, 将x带入被积函数替换被积函数中的t;注意最终表达式是个关于x的函数

b) 下限是x, 根据上一节中的性质,颠倒上下限并且取负号,然后变为a)的形式再计算

c) 上限是一个关于x的函数,如g(x),并不是简单的x, 此时计算时分两步(如下面例题2):第一步将上限表达式代入被积函数,即上限换成g(x);第二步用链式法则求导,最终为f(g(x))*g`(x)

d) 下限是x的函数,颠倒上下限取符号,再用c)方法

e)上下限都是x的函数,(公式推导是将区间用一个常量分割为两个定积分之和,再用链式法则分别对两个式子求导)

几个例子

例题1:分子为0形,分母也是0形(因为上下限都是0),因此是0比0形的,那么直接用洛必达法则

例题2:

题目难点:分子是两个积分符号,把外层积分符号去掉,将外层积分上限函数g(x)带入内层积分上限;去掉的依据是最终是个关于最外层变量的函数。

牛顿莱-布尼茨公式

公式讲解:先计算F(x), 注意是大写的F, F(x)为积分f(x)的原函数, 再将a和b带入F(x);

先举一个例子应用:

再举一个例子:该例子先把绝对值符号去掉变成两个式子之和,即在两个区间上的积分

根据x的取值范围和x的函数表达式分为以下两个大区间函数, 这里需要注意一点的是在第二个区间(1,2]上,又分为两个区间(0, 1], (1, 2]上积分和的表达式

5.3 定积分的换元法

换元公式如下:可以将包含变量复杂的部分简化,如例题1,注意-换元时上下限也跟着换

例题1:

例题2:用到倍角公式,结论需要记忆

注意几何意义:由于a的平方-x的平方=y的平方, 正好是个圆的方程,因此这个积分就表示以(0,0)为原点,a为半径的圆中当0<x<a的对应的1/4圆的面积,经过验证与结果一致。

重要性质

针对f(x)为偶函数或者奇函数分了一下两种公式:注意应用条件,积分的区间一定要关于原点对称!!!

例题:

换元法求导:已知一个积分等式,求给定式子的积分(换元, 化简, 等号两边同时求导)

定积分分部积分法-公式

公式是由乘积的微分法则公式推导出来的,如下:

公式应用在举例2,其中解释:

难点原式子是d(x), 将其变为d(g(x)),也就是说复合函数的逆过程;下面箭头部分的指向就是变为复合函数的部分;

下面这个例子主要先换元(注意换元后的表达式和原来的表达式相同,只是变量名字不一样);分析第一部分,(-1, 1)区间是关于原点对称,偶函数*奇函数,最后还是奇函数,即这一部分为零,可以直接约掉。

5.4 定积分的应用-求面积 (重要!!!)

分两种情况

a)图形对x轴垂直的面积(上边曲线-下面曲线)

b)图形对y轴垂直的面积(右边曲线-左边曲线)

先画图,再判断是x轴还是y轴垂直的图形(x型或y型),再选择用谁减去谁

例题(x型):

两个曲线方程分别为如下,求阴影部分面积,省去了y轴左边的部分;因为是偶函数,所以只需要计算y轴右边的,结果*2就行了

例题(y型)

已知两个曲线方程,求阴影部分的面积?

解题过程中将x改写成y的函数,然后用右边的曲线-左边的曲线

5.4 定积分的应用-求体积

大部分是不规则图形的体积, 如下面这个类似土豆的图形,摆放位置与X轴平行,求它的体积:注意黑板中的A(x)表示与x轴垂直横截面的面积,推导出来体积公式如下:注意积分的含义实际上就是求和

对于公式的应用分两种情况,图形对x轴垂直和对y轴垂直,其中对y轴垂直要写成关于y得的函数,此处举两个小例子

举例3:

已知曲线的方程为y=x的平方,求曲线与x轴围成图形的面积,结果为下面v的表达式

举例4:

已知两个曲线方程分别为x+y=4和xy=3, 求两个曲线之间的体积, 结果为下面v的表达式

5.4 定积分的应用-经济问题

实际上就是研究成本每增加一个单位,收益或者利润增加多少

注意自然常数e的定义

对(1+1/m)的m次方中m->无穷大求极限结果为e,大约等于2.71828..., 是瑞典数学家雅各伯.伯努利发现的,在放射性衰变,金融复利中的无限次复利增长中有广泛应用

用到等比数列求和

5.4 无穷限积分

分以下三种情况,最终都转化为极限的积分

举一个例子并且总结一下:

再举一个例子:(下面例2是个发散的,因此不存在), 下面例子5结果要求记忆

性质

定理:绝对收敛则必收敛

5.4 定积分-暇积分

在一个端点处无定义,解题方法,将无定义的点处向左或者向右移动一点点,按照上下限端点有无定义,可以分为以下三种情况:如下:

例题:

例题,结果需要记忆

伽马函数,不重要,结果记忆就行

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第六章

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多元函数微积分

6.1 解析几何

平面

三维空间中两个点的距离,需要记忆;xyz任意两个轴组成的平面另外一个轴一定为0;平面方程Ax+Bx+Cx+D=0

球面

下面两个方程分别表示圆心不在原点和在原点的方程

当Z取0时,此时球面变成了一个圆面,方程为:X的平方+Y的平方=R的平方

旋转抛物面

双曲抛物面

一些重要概念:

多元函数,去心邻域,内点(表示一个范围,且在边界内),边界点(边上的点永远有一部分在内,一部分在外),开集(所有的点都是内点,不包含边界点),闭区域(包含边界点)

有界点集,无界点集

二元函数

下面三个方程分别是平面,旋转抛物面,上半球面

二元极限

以任何方式向P0逼近(即从P0的四面八方向P0逼近),极限值如果存在切唯一,就说明二元极限存在

例题:证明极限不存在(方法:找出两种逼近方式计算出来的极限值不相等,就说明极限不存在;第一种沿X轴向原点逼近,此时y=0 第二种沿着y=x的方向逼近)其他的或者沿着y=2x,或者沿着Y轴即x=0

例题:下面第二题先用猜测法:分子是3次,分母是4次,最终是分母是1次的,因此结果是0;再用0*有界=0的方法,x趋于0, 剩下的部分是个[0,1]的

第三题:运用到夹逼定律和完全平方公式不等式

下面第一题先分子有理化,在运用由于x->0,y->0因此xy=0

下面第二题把x^2+y^2 看成一个整体,运用重要极限的(2+x)*1=2

下面第三题用0*有界=0

总结一下关于sinx形式,如果出现在分式中,凑成重要极限的形式,如果以单独的因式形式存在,用0*有界=0

二元函数的连续性

定义和一元函数的一样(基本不出题)