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高等数学笔记——函数与极限

2023-06-24 16:50:21    来源:哔哩哔哩

1.学问概括


(相关资料图)

学习高等数学,我们要研究连续函数

如何研究,使用数学界的一个基本研究方法,叫极限方法;

该方法描述函数对定点的无限逼近行为

对极限进行研究,为研究微分和积分的无限逼近行为做铺垫

2.函数知识点:

重点:复合函数、函数奇偶性(任意函数都可以写成一个奇函数和一个偶函数之和)、有界性与无界性

函数:数集x上的每个数以某种确定的关系f都能找到另一个数集y上的数与之对应,叫y是x的函数

定义域:x ; 值域 y ;对应法则f;

相同数集上的数,按照相同的对应关系,就能得到相同的函数

复合函数:外层函数的定义域和内层函数的值域要有交集,这样两个函数组成的函数叫复合函数

复合函数定义域:由外层函数定义域和内层函数定义域共同确定D={x∣x∈Dg,g(x)∈Df}

反函数:函数的值域上的数y唯一对应定义域上的数x,这个对应关系下的x和y也满足y=f(x)这个对应关系就是f-1,这时以数集y为定义域构成的且对应数集x的函数为反函数x=f-1(y)

有无反函数的判断:x与y是否一一对应(一一映射)

单调函数必有反函数

y=f(x),与x=f-1(y)图像相同,与y=f-1(x)图像关于y=x对称

初等函数(这里不细致展开,作思维导图再来做)

函数性质:

单调性:区间上任意两点a<b,都有f(a)<f(b),单调增;都有f(a)>f(b),单调减;

奇偶性:定义域关于原点对称,偶函数无论x正负,y都一样;奇函数令x=-x,则y=-y。

(由奇偶性可以推导出一个结论:任意函数都可以写成一个奇函数和一个偶函数之和[函数本身+0也可能符合,但无意义])

周期性:T>0,对于任意x有f(x+T)=f(x),则f(x)为周期函数,T为最小正周期

有界性:所有函数指都小于等于某个临界值M,则为有界函数

无界性:存在一个函数值为无穷大,则为无界函数

3.极限知识点:

重点:极限三性质、极限存在两准则、无穷小的比较、无穷小量和有界变量之积的极限为无穷小量

数列极限:数列Xn随n无限增大,Xn无限接近a

定义:任意ε>0,存在正整数N>0,当n>N时,有|Xn-a|<ε,则Xn趋于∞的极限为a

几何意义:Xn接近极限的点都在a点的ε邻域内,仅前N个有限的点则在邻域外(数列的极限与前N个点无关)

数列极限的充要条件:数列分出来的奇偶数列的极限相等且等于数列的极限

函数极限

1)自变量趋于无穷

概念:随x无限增大,函数无限接近A

定义:任意ε>0,存在X>0,当|x|>X时,有|f(x)-A|<ε,则f(x)的极限为A

函数极限的充要条件:左右极限存在且相等

推广:函数极限存在且为A,即数列极限存在且为A

2)自变量趋于有限值

概念:随x无限接近x0,函数无限接近A

定义:任意ε>0,存在δ>0,当0<|x-x0|<δ时,有|f(x)-A|<ε,则f(x)的极限为A

函数极限的充要条件:左右极限存在且相等

几何意义:f(x)在x0邻域的内的点都集中在y=A-ε和y=A+ε两个直线之间

函数极限的充要条件:左右极限存在且相等

注意:函数极限与x=x0点无关,与f(x0)无关

极限三性质

有界性:数列收敛必有界;函数有极限,则局部有界

保号性(重点):极限和极限附近的数值的正负性相互决定

1)A >或<0,则数列Xn(或函数f(x))>或< 0

2)数列Xn(或函数f(x))≥或≤ 0,则A ≥或≤ 0

极限与无穷小关系:limf(x)= A 的充要条件是 f(x)= A + α(x),且limα(x)=0

几何意义:函数f(x)可分解为变量部分(无穷小函数α)+常数部分(极限值A)

极限存在两准则

夹逼定理:xn≤yn≤zn,且xn和zn的极限等于a,则yn的极限也等于a

(数列和函数都有相应的夹逼定理)

(题型:专用于求n项和数列极限)

单调有界必有极限:

1)单调增且有上界数列必有极限

2)单调减且有下界数列必有极限

(题型:专用于求递推关系的数列极限)

无穷小量

定义:极限为0的函数f(x)为无穷小量 

比较:

1)无穷小量之比的极限为0,则分子是分母的高阶无穷小

2)无穷小量之比的极限为无穷大,则分子是分母的低阶无穷小

3)无穷小量之比的极限为常数,则分子是分母的同阶无穷小

4)无穷小量之比的极限为1,则分子是分母的等价无穷小

5)无穷小的阶:

无穷小量与另一个无穷小量的k次方之比为同阶无穷小,则该无穷小量是另一个无穷小量的k阶无穷小

性质:

1) 有限无穷小量之和仍是无穷小量

2)有限无穷小量之积仍是无穷小量

3)无穷小量和有界变量之积的极限为无穷小量

无穷大量:

定义:极限为无穷大的函数f(x)为无穷大量

比较:当x趋向正无穷时,任意正阶lnx 远小于 任意正阶x 远小于 任意a>1的指数函数

性质:

1)有限无穷大量之积仍为无穷大量

2)无穷大量与有界变量之和仍为无穷大量

有界变量:函数值在一定范围内波动

无界变量:存在某函数值接近无穷大

无穷大量必为无界变量,无界变量不一定是无穷大量,但无界变量内部一定包含无穷大量

无穷大量和无穷小量互为倒数关系

关键词:

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