[高数]第一章

摘要:
因为函数的极限是取数列的子集,不是包含数列的全集。{3}确定数不能称为无穷小的数,例如0.000001,不能成为无穷小。

1、映射
(1)映射:X,Y是两个非空集合,有一个法则f,对X中的每个元素x,都有唯一的y与之对应
{1}f就叫映射,f:X->Y,集合到集合之间的关系
{2}y叫像,x叫原像
{3}Rf叫值域,Range,值域一定小于Y集合,Y不全不都用上;Df定义域,Domain,X一定都用上
(2)三大要素:X,f,Rf
(3)x属于X,对应的y是唯一的,即一个x不能多个y,多个x可以一个y
(4)一般值域Rf<=Y
(5)满射:Rf=Y
(6)单射:x1不等于x2,f(x1)不等于f(x2),一个x对应一个y
(7)一一映射:即是单射,也是满射,X里面的每一个x都对应Y里面的一个y,X和Y的元素数目是一样多的
(8)逆映射:设f:x->y,是单射才能满足逆映射,每个y属于Rf,都有唯一的x属于X,满足f(x)=y,g:Rf->X,记作f-1次,Df-1次=Rf,Rf-1次=X
(9)复合映射:g:X->Y1,f:Y2->Z,并且Y1包含Y2,x属于X,f[g(x)]属于Z,记作fog:X->Z,Rg包含在Df里头
课外:概率中:X表示变量,x表示具体取值
2、函数
(1)D包含于R,f:D->R(f从D到R的映射),y=f(x)
{1}x属于D,x是自变量
{2}y是因变量,D是定义域Df
{3}R叫值域,记作Rf=f(D)
{4}f表示对应规则,f(x)表示具体函数值
(2)构成函数的两要素
{1}定义域Df
{2}对应规则f
(3)函数表示的三种方法
{1}表格法
{2}图形法
{3}解析式法(公式法)
{4}符号函数:y=sgnx,x>0 y=1,x=0 y=0,x<0 y=-1,完整英文sign
{5}不超过x的最大整数[x],取整函数

3、函数的几种特性
(1)有界性:
--任意:倒A,Any;
--存在:反E,镜像E;
--累加:!;
--连加:E,一格西母;
--连乘:派的腿捋直;
{1}上界:存在k1,f(x)<=k1,一个上界,不唯一
{2}下界:存在k2,f(x)>=k2,一个下界,不唯一
{3}有界:如果存在整数M,|f(x)|<=M,则称为有界
{4}无界:任意取正整数M,存在x1属于X,|f(x1)|>M
{5}有界的充分必要条件是:既有上界,也有下界;-M<=f(x)<=M,这时,取界要取大的值
(2)单调性
{1}x1<x2,f(x1)<f(x2)单调增
{2}x1>x2,f(x1)<f(x2)单调减
(3)对称性
{1}D关于原点对称
{2}奇对称:f(-x)=-f(x),函数图像关于原点对称
{3}偶对称:f(x)=f(-x),函数图像关于y轴对称
(4)周期性
{1}如果存在正数L,使f(x+L)=f(x),此时称为周期函数;通常指的周期,称为最小周期。
{2}并非每个周期函数都有最小周期,例子:一个函数,当x取有理数时候,函数值为1;当x取无理数的时候,函数值为0
{3}不存在最小的正有理数周期
[1]反推:任何正有理数r都是周期,如果x是有理数,加上有理数,还是有理数;如果x是无理数,加上有理数,还是无理数

4、反函数
(1)设f:D->f(D)是单射,若存在f-1次:f(D)->D;如果f是单调函数且单射,必定存在反函数,且反函数也是单调的
(2)如果原来f是增函数,那么f-1次也是增函数;如果原来f是减函数,那么f-1次也是减函数
(3)f和f-1次这两个函数是关于y=x对称的

5、复合函数
(1)y=f(t) t=g(x),那么y=f(g(x))为复合函数,t为中间变量
(2)g(x)的值域,必须要落再f(t)的定义域里面

6、函数的运算
(1)假设f(x),g(x),定义域分别为Df和Dg,Df和Dg取交集,不能是空集
(2)(f+-g)(x)=f(x)+-g(x)
(3)(f·g)(x)=f(x)·g(x)
(4)f/g(x)=f(x)/g(x),g(x)不等于0
(5)经典例题:f(x)定义域为(-L,L),证明f(x)=g(x)+h(x),且g(x)为偶函数,h(x)为奇函数。
7、初等函数
(1)幂函数:y=x的u次方、指数函数:y=a的x次方、对数函数:loga为底的x、三角函数sinx cosx tanx、反三角函数sinx-1次
(2)fi(x)是基本初等函数,有限次的运算复合

8、数列的极限定义
(1)数列:1/2,1/4,1/8,1/16...向0逼近,x1,x2,x3...xn...,{xn}称为数列,有无穷多个
(2)每个数称为项,xn称为一般项(通项)
(3)数列的极限:{xn}是数列,任取反3>0(任意小的距离),存在N(某项),便当n>N时(这项后的所有项),|xn-a|<反3(都落在小区区间里面),a就是极限
9、反三角函数
(1)反函数,把x化为y,的函数,图形关于y=x对称
(2)y=sinx,x取(负无穷,正无穷),y取(-1,1);反函数为y=arcsinx,x取(-1,1),y取(-派/2,派/2),因为函数只能一个或者多个x对应唯一一个y,所以反函数取的区间有限制(往上2、函数)
(3)x与arcsinx换算
{1}x=0,arcsinx=0
{2}x=1/2,arcsinx=派/6
{3}x=(根号2)/2,arcsinx=派/4
(4)y=cosx,x取(负无穷,正无穷),y取(-1,1);反函数为y=arccosx,x取(-1,1),y取(0,派)
(5)y=tanx,x不取(派/2+n派),y取(负无穷,正无穷);反函数为y=arctanx,x取(负无穷,正无穷),y取(-派/2,派/2)
(6)y=cotx,略
10、函数的极限
(1)x->a,有限数;x->a,f(x)->b
{1}f(x)再x0的去心领域内有定义(在x0处可以没有定义);连续的定义是,lim(x->x0)f(x)=f(x0)
{2}存在A,任意取反3>0,存在得塔>0,0<|x-x0|<得塔时,|f(x)-A|<反3,lim(x->x0)f(x)=A,f(x)->A(x->x0)数形结合
(2)左极限lim(x->x0-)f(x)=A,右极限lim(x->x0+)f(x)=A;x->x0时,f(x)极限存在---充分必要条件是---左右极限存在且相等
(3)性质1:函数的极限是唯一的
(4)性质2:局部有界性;首先告诉函数极限存在,任取M>0,得塔>0,0<|x-x0|<得塔(局部),|f(x)|<=M(界)
(5)性质3:局部保号性;f(x)>0
(6)性质4:函数极限与数列极限;lim(x->x0)f(x)=A,{xn}->x0,lim(n->无穷)=lim(x->x0)f(x);函数极限存在,数列极限存在;数列极限存在,函数极限不一定存在。因为函数的极限是取数列的子集,不是包含数列的全集。

11、无穷小与无穷大
(1)无穷小:
{1}误差:理解为-100000000000
{2}正解:趋于0为无穷小,可以从正或从负趋于0,本身是0也是无穷小。
{3}确定数不能称为无穷小的数,例如0.000001,不能成为无穷小。
{4}定义:x->x0(x->无穷),f(x)的极限是0,叫f(x)是x->x0(或者x->无穷)时的无穷小
{5}无穷小+无穷小=无穷小;无穷小-无穷小=无穷小;无穷小*无穷小=无穷小;C*无穷小=无穷小;无穷小/无穷小=未知,看谁趋于0的速度快
(2)无穷大:
{1}趋于正无穷、负无穷,合称无穷。
{2}lim(x->x0或者x->无穷)=无穷
{3}无穷大+无穷大=未知;无穷大-无穷大=未知;无穷大*无穷大=无穷大;无穷大/无穷大=未知;C*无穷大=未知,注意看C是不是0;无穷小*无穷大=未知
(3)定理2:f(x)无穷大,那么1/f(x)无穷小;倒过来一样,但注意0不能取

12、极限的运算法则
(1)定理1:两个无穷小的和是无穷小,有限个无穷小的和还是无穷小
(2)定理2(重要):有界函数和无穷小的乘积是无穷小,例如:lim(x->0)sin(1/x)*x=0
(3)结论1:C(常数)*无穷小=无穷小,常数=0也行
(4)结论2:有限个无穷小的乘积是无穷小
(5)定理3:lim f(x)=A,lim g(x)=B,条件,极限均存在下
{1}lim[f(x)+-g(x)]=lim f(x)+-lim g(x)=A+-B,有限个
{2}lim[f(x)*g(x)]=lim f(x)*lim g(x),有限个
{3}lim[f(x)/g(x)]=lim f(x)/lim g(x),B!=0;如果0/0,参照洛必达法则
{6}结论4:如果lim f(x)存在,lim[C*f(x)]=C*lim f(x)
{7}结论5:如果lim [f(x)]n次方,[lim f(x)]n次方
{8}定理4:数列极限,略
{9}定理5:如果一个函数,比另一个函数大,那么这个函数的极限,比另一个函数的极限大;如果一个函数A大于函数B,那么函数A的极限是大于等于函数B的极限;
{10}有理分式无穷规律:
-1-x趋于什么,代入什么
-2-当x趋于无穷时,分子最高次和分母最高次相等,结果只取最高次;分母最高次大于分子最高次,那就取0;分子最高次大于分母最高次,那就取无穷;

13、极限存在准则,两个重要极限(真的很重要)
(1)准则1(夹逼准则):
{1}数列{Xn} {Yn}
{2}存在n0属于N,n>n0时,Yn<=Xn<=Zn
{3}lim(n->无穷)Yn=a;lim(n->无穷)Zn=a
{4}则lim(n->无穷)Xn=a
{5}这两端函数需要极限相同,很难使用
(2)第一个重要极限:lim(x->0)sinx/x=1;画图理解,根据图像,y=sinx和y=x是趋近相同
{1}要求1:x->0
{2]要求2:lim(n->0)six(n)/n=1;n可以是一个未知数,也可以是一个复合式子
{3}要求3:如果没有sin,有tan,需要转换一下;如果没有x,构造x,分子分母同时构造;
(3)准则2:单调有界数列必有极限,收敛必有界,有界不一定收敛
(4)第二个重要极限:lim(x->无穷)(1+1/x)x次方=e
{1}要求1:1+1/x里面一定是加号,如果不是,那就凑到分母,然后凑指数
{2}要求2:lim(n->无穷)(1+1/n)n次方=e;n可以是一个未知数,也可以是一个复合式子
{3}要求3:不停变换适配出重要极限的形式再转换
{4}同理:lim(x->0)(1+x)的1/x次
(5)结论:{Xn}收敛<=>任给反3,存在N,m>N,n>N时,|Xn-Xm|<反3;<=>表示充要条件

14、无穷小的比较
(1)定义1:
{1}lim a/b=0,a是b的高阶无穷小,可以记作a=o(b)
{2}lim a/b=无穷,a是b的低阶无穷小
{3}lim a/b=C!=0,a是b的同阶无穷小
{4}lim a/(b的k次方)=C!=0,a是b的k阶无穷小
{5}lim a/b=1,等价无穷小
(2)定理1:B和A等价<=>B=A+o(A)
(3)定理2:A和A-是等价的,B和B-是等价的,且limB-/A-存在,limB/A=limB-/A-;意思是运用等价无穷小替换,前提是极限存在的;
(4)把复杂的形式,替换成简单的形式
(5)注意,等价无穷小替换只能用于x->0
{1}两个无穷小比的极限时,分子和分母用等价无穷小替换,替换的时候极限存在
{2}分子或分母是若干因子的乘积,可对其中一个或几个因子做等价无穷小替换
15、函数的连续性
(1)连续
{1}增量:严格来说,是改变量;
{2}推导1:lim(得塔x->0)得塔y=lim(得塔x->0)f(x+得塔x)-f(x0)=0
{3}推导2:lim(得塔x->0)f(x0+得塔x)=f(x0)
{4}推导3:lim(x->x0)f(x)=f(x0)
{5}要求
-1-在x0处有极限
-2-在x0处有定义
-3-极限值等于函数值
{6}左连续:lim(x->x0-)f(x)=f(x0)
{7}右连续:lim(x->x0+)f(x)=f(x0)
{8}连续<=>左、右连续
{9}左端点表示右连续,右端点表示左连续,用区间思想理解
{10}连续的几何含义:一笔画原理
(2)间断点:就是不连续
{1}要求
-1-在x0处无定义
-2-lim(x->x0)f(x)不存在
-3-lim(x->x0)f(x)!=f(x0)
{2}例子
-1-:y=tanx,当x=派/2,无意义,无穷间断点
-2-:y=1/x,在x=0,无意义,无穷间断点
-3-:y=sin(1/x)时候,x=0时,振荡间断点
-4-:y=(x平方-1)/(x-1),在x=1时,可去间断点
-5-:略,跳跃间断点
{3}集合含义:一笔画不出来
{4}两类间断点
-1-第一类间断点:左右极限都存在:可去间断点,跳跃间断点
-2-第二类间断点:左右极限至少一个不存在:振荡间断点,无穷间断点

16、闭区间上连续函数的性质
(1)有界性与最大值最小值定理
(2)零点定理:介质定理平移可得,
(3)介质定理:f(x)在[a,b]上连续,f(a)=A,f(b)=B,AB不同,对C(在A与B之间),至少存在一个F属于(a,b),f(F)=C。

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