成人高考高数一公式

更新时间:2023-08-27 14:43:01 阅读量: 教育文库 文档下载

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高等数学公式

导数公式:

(tgx) sec2x(ctgx) cscx(secx) secx tgx(cscx) cscx ctgx(ax) axlna(logax)

1xlna

2

(arcsinx)

1

x2

1

(arccosx)

x21

(arctgx)

1 x2

1

(arcctgx)

1 x2

基本积分表:

三角函数的有理式积分:

tgxdx lncosx C ctgxdx lnsinx C

secxdx lnsecx tgx C cscxdx lncscx C

dx1x

arctg C a2 x2aadx1x a

ln x2 a22ax a Cdx1a x

ln a2 x22aa x Cdxx

arcsin C a2 x2

a

2

n

dx2

cos2x secxdx tgx Cdx2

sin2x cscxdx ctgx C

secx tgxdx secx C cscx ctgxdx cscx C

ax

adx lna C

x

shxdx chx C chxdx shx C

dxx2 a2

ln(x x2 a2) C

2

In sinxdx cosnxdx

n 1

In 2n

xa222

x adx x a ln(x x2 a2) C

22xa22222

x adx x a lnx x2 a2 C

22xa2x2222

a xdx a x arcsin C

22a

2

2

2u1 u2x2du

sinx , cosx , u tg, dx

21 u21 u21 u2

ex e x

双曲正弦:shx

2ex e x

双曲余弦:chx

2

shxex e x

双曲正切:thx

chxex e xarshx ln(x x2 1)archx ln(x x2 1)11 x

arthx ln

21 x

lim

sinx

1

x 0x

1

lim(1 )x e 2.718281828459045...x x

一些初等函数: 两个重要极限:

三角函数公式: ·诱导公式:

·和差角公式: ·和差化积公式:

sin( ) sin cos cos sin cos( ) cos cos sin sin tg( )

tg tg

1 tg tg ctg ctg 1

ctg( )

ctg ctg

sin sin 2sin

22

sin sin 2cossin

22

cos cos 2coscos

22

cos cos 2sinsin

22

cos

·倍角公式:

sin2 2sin cos

cos2 2cos2 1 1 2sin2 cos2 sin2 ctg2 1

ctg2

2ctg 2tg

tg2

1 tg2

·半角公式:

sin3 3sin 4sin3 cos3 4cos3 3cos 3tg tg3 tg3

1 3tg2

sintg

2

1 cos 1 cos

          cos 222

cos1 cos sin cos1 cos sin

  ctg

1 cos sin 1 cos 21 cos sin 1 cos

2

·正弦定理:

abc

2R ·余弦定理:c2 a2 b2 2abcosC sinAsinBsinC

·反三角函数性质:arcsinx

2

arccosx   arctgx

2

arcctgx

高阶导数公式——莱布尼兹(Leibniz)公式:

(uv)

(n)

k(n k)(k)

Cnuvk 0

n

u(n)v nu(n 1)v

n(n 1)(n 2)n(n 1) (n k 1)(n k)(k)

uv uv uv(n)

2!k!

中值定理与导数应用:

拉格朗日中值定理:f(b) f(a) f ( )(b a)f(b) f(a)f ( )

F(b) F(a)F ( )

曲率:

当F(x) x时,柯西中值定理就是拉格朗日中值定理。

弧微分公式:ds y 2dx,其中y tg 平均曲率:K

. :从M点到M 点,切线斜率的倾角变化量; s:MM 弧长。 s

y d

M点的曲率:K lim .

23 s 0 sds(1 y )

1

.a

直线:K 0;半径为a的圆:K

定积分的近似计算:

b

矩形法: f(x)

ab

b a

(y0 y1 yn 1)n

b a1

[(y0 yn) y1 yn 1]n2

b a

[(y0 yn) 2(y2 y4 yn 2) 4(y1 y3 yn 1)]3n

梯形法: f(x)

a

b

抛物线法: f(x)

a

定积分应用相关公式:

功:W F s水压力:F p A

m1m2

,k为引力系数 r2

b1

函数的平均值:y f(x)dx

b a a引力:F k

12

f(t)dt

b a a

空间解析几何和向量代数:

b

空间2点的距离:d M1M2 (x2 x1)2 (y2 y1)2 (z2 z1)2向量在轴上的投影:PrjuAB cos , 是AB与u轴的夹角。

Prju(a1 a2) Prja1 Prja2

a b a bcos axbx ayby azbz,是一个数量,两向量之间的夹角:cos i

c a b ax

bx

jayby

k

axbx ayby azbz

ax ay az bx by bz

2

2

2

2

2

2

az,c a bsin .例:线速度:v w r.bz

aybycy

azcz

bz a b ccos , 为锐角时,

ax

向量的混合积:[abc] (a b) c bx

cx

代表平行六面体的体积。

平面的方程:

1、点法式:A(x x0) B(y y0) C(z z0) 0,其中n {A,B,C},M0(x0,y0,z0)2、一般方程:Ax By Cz D 0xyz

3 1

abc

平面外任意一点到该平面的距离:d

Ax0 By0 Cz0 D

A2 B2 C2

x x0 mt

x x0y y0z z0

t,其中s {m,n,p};参数方程: y y0 nt

mnp z z pt

0

二次曲面:

x2y2z2

12 2 2 1

abcx2y2

2 z(,p,q同号)

2p2q3、双曲面:

x2y2z2

2 2 2 1

abcx2y2z2

2 2 2 (马鞍面)1

abc

多元函数微分法及应用

全微分:dz

z z u u udx dy   du dx dy dz x y x y z

全微分的近似计算: z dz fx(x,y) x fy(x,y) y多元复合函数的求导法:

dz z u z v

z f[u(t),v(t)]  

dt u t v t

z z u z v

z f[u(x,y),v(x,y)]

x u x v x

当u u(x,y),v v(x,y)时,du

u u v v

dx dy   dv dx dy  x y x y

隐函数的求导公式:

FxFFdydyd2y

隐函数F(x,y) 0 2 ( x)+( x)

dxFy xFy yFydxdxFyFx z z

隐函数F(x,y,z) 0

xFz yFz

F F(x,y,u,v) 0 (F,G) u

隐函数方程组:   J G (u,v) G(x,y,u,v) 0

u

u1 (F,G) v1 (F,G) xJ (x,v) xJ (u,x) u1 (F,G) v1 (F,G) yJ (y,v) yJ (u,y)

微分法在几何上的应用:

F

v Fu GGu v

FvGv

x (t)

x xy y0z z0

空间曲线 y (t)在点M(x0,y0,z0)0

(t) (t) (t0)00 z (t)

在点M处的法平面方程: (t0)(x x0) (t0)(y y0) (t0)(z z0) 0 FyFzFzFxFx F(x,y,z) 0

若空间曲线方程为:,则切向量T {,,

GGGxGx yzGz G(x,y,z) 0

曲面F(x,y,z) 0上一点M(x0,y0,z0),则:

1、过此点的法向量:n {Fx(x0,y0,z0),Fy(x0,y0,z0),Fz(x0,y0,z0)}x x0y y0z z0

3

Fx(x0,y0,z0)Fy(x0,y0,z0)Fz(x0,y0,z0)

方向导数与梯度:

FyGy

2、过此点的切平面方程:Fx(x0,y0,z0)(x x0) Fy(x0,y0,z0)(y y0) Fz(x0,y0,z0)(z z0) 0

f f f

函数z f(x,y)在一点p(x,y)沿任一方向l cos sin

l x y其中 为x轴到方向l的转角。

函数z f(x,y)在一点p(x,y)的梯度:gradf(x,y)

f f i j x y

f

它与方向导数的关系是 gradf(x,y) e,其中e cos i sin j,为l方向上的

l

单位向量。

f

是gradf(x,y)在l上的投影。 l

多元函数的极值及其求法:

设fx(x0,y0) fy(x0,y0) 0,令:fxx(x0,y0) A, fxy(x0,y0) B, fyy(x0,y0) C A 0,(x0,y0)为极大值2AC B 0时,

A 0,(x0,y0)为极小值 2

则: AC B 0时,      无极值

AC B2 0时,       不确定

重积分及其应用:

f(x,y)dxdy f(rcos ,rsin )rdrd

D

D

曲面z f(x,y)的面积A

D

z z

dxdy

x y

2

2

Mx

M

x (x,y)d

D

(x,y)d

D

D

,  

MyM

y (x,y)d

D

(x,y)d

D

D

平面薄片的转动惯量:对于x轴Ix y2 (x,y)d ,  对于y轴Iy x2 (x,y)d 平面薄片(位于xoy平面)对z轴上质点M(0,0,a),(a 0)的引力:F {Fx,Fy,Fz},其中:Fx f

D

(x,y)xd

(x y a)

2

2

22

Fy f 3

D

(x,y)yd

(x y a)

2

2

22

Fz fa 3

D

(x,y)xd

(x y a)

2

2

3

22

柱面坐标和球面坐标:

x rcos

柱面坐标:f(x,y,z)dxdydz F(r, ,z)rdrd dz, y rsin ,    z z

其中:F(r, ,z) f(rcos ,rsin ,z)

x rsin cos 2

球面坐标: y rsin sin ,  dv rd rsin d dr rsin drd d

z rcos

2

r( , )

f(x,y,z)dxdydz F(r, , )r

2

sin drd d d d

F(r, , )r

2

sin dr

重心:

1M

x dv,  

1M

y dv,  

1M

z dv,  其中M dv

转动惯量:Ix (y2 z2) dv,  Iy (x2 z2) dv,  Iz (x2 y2) dv

曲线积分:

第一类曲线积分(对弧长的曲线积分):

x (t)

设f(x,y)在L上连续,L的参数方程为:,  ( t ),则:

y (t)

L

x t

f(x,y)ds f[ (t), (t)] 2(t) 2(t)dt  ( )  特殊情况:

y (t)

第二类曲线积分(对坐标的曲线积分): x (t)

设L的参数方程为 ,则:

y (t)

P(x,y)dx Q(x,y)dy {P[ (t), (t)] (t) Q[ (t), (t)] (t)}dt

L

两类曲线积分之间的关系: Pdx Qdy

L

(Pcos Qcos )ds,其中 和 分别为

L

L上积分起止点处切向量的方向角。格林公式: (

D

Q P

)dxdy x y

Pdx Qdy格林公式: (

L

D

Q P

)dxdy x y

Pdx Qdy

L

Q P

当P y,Q x 2时,得到D的面积:A

x y·平面上曲线积分与路径无关的条件:1、G是一个单连通区域;

2、P(x,y),Q(x,y)在G内具有一阶连续偏导数,且减去对此奇点的积分,注意方向相反!·二元函数的全微分求积:在

dxdy

D

1

xdy ydx2L

Q P

。注意奇点,如(0,0),应 x y

Q P

=时,Pdx Qdy才是二元函数u(x,y)的全微分,其中: x y

(x,y)

u(x,y)

(x0,y0)

P(x,y)dx Q(x,y)dy,通常设x

y0 0。

曲面积分:

对面积的曲面积分: f(x,y,z)ds

Dxy

f[x,y,z(x,y)]

22

zx(x,y) zy(x,y)dxdy

对坐标的曲面积分: P(x,y,z)dydz Q(x,y,z)dzdx R(x,y,z)dxdy,其中:

R(x,y,z)dxdy R[x,y,z(x,y)]dxdy,取曲面的上侧时取正号;

Dxy

P(x,y,z)dydz P[x(y,z),y,z]dydz,取曲面的前侧时取正号;

Dyz

Q(x,y,z)dzdx Q[x,y(z,x),z]dzdx,取曲面的右侧时取正号。

Dzx

两类曲面积分之间的关系: Pdydz Qdzdx Rdxdy (Pcos Qcos Rcos )ds

高斯公式:

(

P Q R )dv Pdydz Qdzdx Rdxdy (Pcos Qcos Rcos )ds x y z

高斯公式的物理意义——通量与散度:

P Q R 散度:div ,即:单位体积内所产生的流体质量,若div 0,则为消失...

x y z

通量: A nds Ands (Pcos Qcos Rcos )ds, 因此,高斯公式又可写成: divAdv Ands

斯托克斯公式——曲线积分与曲面积分的关系:

(

R Q P R Q P

)dydz ( )dzdx ( )dxdy Pdx Qdy Rdz y z z x x y

cos

yQ

cos zR

dydzdzdxdxdycos

上式左端又可写成: x y z x

PQRP

R Q P R Q P

空间曲线积分与路径无

y z z x x yijk

旋度:rotA

x y zPQR

向量场A沿有向闭曲线 Pdx Qdy Rdz A tds

常数项级数:

1 qn

等比数列:1 q q q

1 q(n 1)n

等差数列:1 2 3 n

2

111

调和级数:1 是发散的

23n

2

n 1

级数审敛法:

1、正项级数的审敛法——根植审敛法(柯西判别法): 1时,级数收敛

设: limnun,则 1时,级数发散

n

1时,不确定

2、比值审敛法:

1时,级数收敛

Un 1

设: lim,则 1时,级数发散

n Un 1时,不确定

3、定义法:

sn u1 u2 un;limsn存在,则收敛;否则发散。

n

交错级数u1 u2 u3 u4 (或 u1 u2 u3 ,un 0)的审敛法——莱布尼兹定理: un un 1

如果交错级数满足 ,那么级数收敛且其和s u1,其余项rn的绝对值rn un 1。

limu 0 n n

绝对收敛与条件收敛:

(1)u1 u2 un ,其中un为任意实数;(2)u1 u2 u3 un

如果(2)收敛,则(1)肯定收敛,且称为绝对收敛级数;

如果(2)发散,而(1)收敛,则称(1)为条件收敛级数。1( 1)n

调和级数: n发散,而 n1

级数: n2收敛;

1时发散1

p级数: npp 1时收敛

幂级数:

1

x 1时,收敛于

1 x1 x x2 x3 xn x 1时,发散

对于级数(3)a0 a1x  a2x2 anxn ,如果它不是仅在原点收敛,也不是在全

x R时收敛

数轴上都收敛,则必存在R,使x R时发散,其中R称为收敛半径。

x R时不定

1

0时,R

求收敛半径的方法:设lim

n

an 1

,其中an,an 1是(3) 0时,R an

时,R 0

函数展开成幂级数:

f (x0)f(n)(x0)2

函数展开成泰勒级数:f(x) f(x0)(x x0) (x x0) (x x0)n

2!n!

(n 1)f( )

余项:Rn (x x0)n 1,f(x)可以展开成泰勒级数的充要条件是:limRn 0

n (n 1)!f (0)2f(n)(0)n

x0 0时即为麦克劳林公式:f(x) f(0) f (0)x x x

2!n!

一些函数展开成幂级数:

m(m 1)2m(m 1) (m n 1)n

x x    ( 1 x 1)2!n!

352n 1xxx

sinx x ( 1)n 1    ( x )

3!5!(2n 1)!(1 x)m 1 mx

欧拉公式:

eix e ix

cosx 2 ix

e cosx isinx   或 ix ix

sinx e e 2

三角级数:

a0

f(t) A0 Ansin(n t n) (ancosnx bnsinnx)

2n 1n 1

其中,a0 aA0,an Ansin n,bn Ancos n, t x。

正交性:1,sinx,cosx,sin2x,cos2x sinnx,cosnx 任意两个不同项的乘积在[ , ]上的积分=0。

傅立叶级数:

a0

f(x) (ancosnx bnsinnx),周期 2

2n 1

1

f(x)cosnxdx   (n 0,1,2 ) an

其中

b 1f(x)sinnxdx   (n 1,2,3 ) n

11 2

1 2 2

835

 111 2

2 2

242246正弦级数:an 0,bn 余弦级数:bn 0,an

111 2

1 2 2 2 6234

111 2

1 2 2 2 122342

2

f(x)sinnxdx  n 1,2,3  f(x) b

n

sinnx是奇函数

f(x)cosnxdx  n 0,1,2  f(x)

a0

ancosnx是偶函数2

周期为2l的周期函数的傅立叶级数:

a0n xn x

f(x) (ancos bnsin),周期 2l

2lln 1l 1n x

dx   (n 0,1,2 ) an f(x)cos

ll l

其中 l

b 1f(x)sinn xdx   (n 1,2,3 ) nl l l

微分方程的相关概念:

一阶微分方程:y f(x,y) 或 P(x,y)dx Q(x,y)dy 0

可分离变量的微分方程:一阶微分方程可以化为g(y)dy f(x)dx的形式,解法:

g(y)dy f(x)dx  得:G(y) F(x) C称为隐式通解。

dyy

f(x,y) (x,y),即写成的函数,解法:dxx

ydydududxduy

设u ,则 u x,u (u), 代替u,

xdxdxdxx (u) ux齐次方程:一阶微分方程可以写成即得齐次方程通解。

一阶线性微分方程:

dy

1 P(x)y Q(x)

dx

P(x)dx

当Q(x) 0时,为齐次方程,y Ce

P(x)dx

P(x)dx

dx C)e

当Q(x) 0时,为非齐次方程,y ( Q(x)e dy

2 P(x)y Q(x)yn,(n 0,1)

dx

全微分方程:

如果P(x,y)dx Q(x,y)dy 0中左端是某函数的全微分方程,即:

u u

du(x,y) P(x,y)dx Q(x,y)dy 0 P(x,y) Q(x,y)

x y

u(x,y) C应该是该全微分方程的通解。

二阶微分方程:

f(x) 0时为齐次d2ydy

P(x) Q(x)y f(x)

dxdx2f(x) 0时为非齐次

二阶常系数齐次线性微分方程及其解法:

(*)y py qy 0,其中p,q为常数;求解步骤:

1、写出特征方程:( )r2 pr q 0,其中r2,r的系数及常数项恰好是(*)式中y ,y ,y的系数;2、求出( )式的两个根r1,r2

3、根据r1,r2的不同情况,按下表写出(*)式的通解:

二阶常系数非齐次线性微分方程

y py qy f(x),p,q为常数f(x) e xPm(x)型, 为常数;f(x) e x[Pl(x)cos x Pn(x)sin x]型

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/9dji.html

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