数学二笔记

最重要的是一种必要性:笔记掌握不一定解出题,但是题解一定用到了笔记里的内容

化简

不等式
1 函数,泰勒,可以通过常数变易来确定函数再到极值(给出一题,另2022证明题也可以)
2 保号性(连续或者极限),第一种普通,第二种:
3 所有可能情况下的放缩(如果不行可能是放的不行,而不是否定这个可能)

  • 基本不等式的放缩
  • 分子/分母/乘积部分放缩
  • 第一步或者第二步再放缩

常见不等式:

  • 均值不等式(2)
  • 柯西不等式(2)?
  • 绝对值不等式
  • 积分不等式(内大外小)

恒等变形

  • 基本函数变形
  • 三角函数变形
  • 拉格朗日中值定理
  • 定积分性质
  • 积分中值定理(2)
  • 积分对称性(区域轴+函数轴(奇偶))
    • 区域对称:区间再现
    • 函数对称:区域减半,合并
    • 区域拼凑
  • 积分周期性

口诀和笔记

函数数列

暂不填写

1 特殊曲线图像

2 数列:归纳(猜),递推

极限

函数极限:等泰洛导夹

化简技巧:合拆变换抓

数列极限:夹定拉

笔记

极限

1 分子二重积分,可以洛必达则设而不求原函数,不可以则交换积分次序
2 连乘应该用指数变换变为连加,连加可能是定积分定义
3 夹定拉里的夹:看放缩要点
4 数列直接求极限确定情况,可以先求极限然后和端点值对比得到

  • 不会证极限用数列极限口诀
  • 不会证有界用归纳或者递推
  • 不会证单调直接跳过(分值不大)
  • 一步到位的递推:(绝对值递推|xn - a| < A|xn-1 - a|, A from(0,1))

等价无穷小比较
1 简单上限积分泰勒展开,但是从等价无穷小来找更快,求导等价无穷小来推原函数等价无穷小

2 复杂上限积分基本公式

注意:

  • 趋于无穷的极限不过,就这几个

$$
lim_{n->\infty}\sqrt[n]{n} = 1 \ <=>
lim_{n->\infty}\frac{lnn}{n} = 0 \
lim_{n->\infty}\sqrt[n]{a} = 1 \
lim_{n->\infty}(1-\frac{1}{x})^x = e
$$

  • 提前化简:指数函数x->0或者x在x->1时可以直接化简
  • 凑等价无穷小:由于小题必定等价无穷小或者洛必达,并且前者更常见,因此思考凑,比如$e^{tanx} - e^x = e^x(e^{tanx-x}-1) ~ tanx - x$
  • 洛必达通常在第二步,因此如果能够让求导更容易就先化简,分子最小的无穷小必须高阶于分母无穷小才能洛必达(0是永恒的高阶无穷小)。原因很简单,泰勒展开的条件就是无穷小能够高阶达到为0,否则$\frac{o(x)+o(x^2)}{x^2}$消不掉
  • 放缩求极限即夹逼,也要额外记一个公式

不等/等式证明

不等式
2.构造函数的极值
等式
1.单中值定理:罗尔(证导数为0)/拉/柯
构造:观察(加减乘除求导)/公式法
2.双中值定理:拉拉,罗拉,拉柯
构造:找到三个端点
3.泰勒公式
注意误差为n+1次 ,可能会搭配介值定理来不恒等变形

笔记

技巧:
1.定积分用积分中值定理
2.上限积分用洛必达/泰勒
3.导数定义
4.极限存在且分母极限为0则分子极限为0
5.连续则有最大最小值的介值定理,介值定理只讨论端点

注意:方程左右两边绝对值,实际上只是一个绝对值(因为正负抵消),而不等式则有四种

求导

口诀

考点:微分方程,全微分,链式法则,隐函数,积分,定义

  • 一元求导:定构方高

  • 多元求导:微练拳击

笔记

1 订购方高里的构造:函数和一阶导数是罗尔或者基本运算(后者反而更简单更容易忽略),函数值和一阶导数关系是拉格朗日,高阶是泰勒

2 隐函数:直接或者存在定理(存在定理确定了函数连续可导)

3 微不是全微分,是微分定义

4 求导对于对称性里的奇偶性影响

5 方是方程,微分方程最重要的就是函数的求导和微分之间关系

6 高阶导数的泰勒和莱布尼兹里,通过推理来局部/整体使用,各给出一个例子7 二元偏导从一元导数角度考虑(积也算是一种想法):

连续间断

1 分段函数,分类讨论的左右极限

2 连续可以推出介值定理,中值定理,零点定理,最大最小值定理等各种定理

渐近线

1 三类渐近线分类讨论,极限只要单侧满足即可,具体求则两个都要看

2 斜渐近线:f(x)/x极限为a,f(x)-ax极限为b。从而求出答案

驻点极值拐点

1.极值点充要邻域最值,并非存在一阶导数。如果可导则有两个充分判定,第一个更普遍(左右异号或者单调)

2 拐点(凹凸性变化)两个有充分判定,第一个更普遍(左右异号)

反常积分

无穷和瑕是f(x)的0和无穷,而不是原函数,原函数极限存在则反常积分收敛

题型大概率拆分成一个反常积分一个瑕积分,可以代点再判断收敛

判定:

  • 比较审敛法:大收小收,小发大发

  • =>极限审敛法(0/0型)

  • $lim_{x->\infty}f(x)x^p=? \ or \ lim_{x->a+}f(x)(x-a)^p=? \ 0收,无穷发,其余同敛散$

  • 要求:左区间标记:无穷闭点发散,瑕开点收缩

常见反常积分:

积分

一道同样的题可能从导数角度和积分角度考虑。

口诀

  • 化:中性区导

  • 一重积分:化一分二

  • 二重积分:极一交

  • 证明:最大最小值,泰勒?,中值定理,求导

笔记

注意:

  • 换元:碰到绝对值注意前提,同时不是单调则不应该代入端点
  • 第二类换元有三角换元(针对根号内平方差),和x=pi-t, x=pi/2 -t(针对修改上下限)
  • arcsinsinx = x, pi-x的分类讨论
  • 对于上限积分,要么求导要么原函数,
    • 原函数要么性质(比fx积分连续可导条件强(原函数定义就是可导))要么分段,不管怎样一定会求积分或者导数
    • 求导必须看清是f(u)或者xf(u),否则f(u, x)必须换元
  • 分步积分:反对幂三指为u,v可以是dv的任何一个原函数,比如2x得到x^2+c,c根据题目给的确定。例子:
    • $\int \frac{x^n}{1+x^n}dx$,$\int \frac{x}{1+x^2}dx$
  • 从上部分也可看出来分步积分目的是消元(存在求导部分或者x * 1/x),降次,化简。
  • 去根号:根号内或者根号的第一类换元,三角第二类换元
  • 积分奇偶性
  • 有理函数积分拆分是(f(x))^k拆k个:从1->k;三角有理函数拆分必须是最简单的三角函数

一重积分

1 区间函数一个不同比较 :内部比较:不等式口诀。外部比较:对称性周期性出口成章
2 被积函数有导数的定积分,可以用分步积分
3 使用分步积分和设而后求

二重积分

1 中性区导可以用到中性区,性质包括了对称性,没看到过周期性,还有极坐标的换元,华里士公式,形心公式。区域可加性时,一般用两种解法(极坐标+直角)
2 给定累次积分想到交换次序(交换次序为了避免计算),给极坐标想直角坐标,给直角坐标想极坐标
3 极坐标交换次序只考过强形式的
4 累乘比交换次序形式更强
5 复杂累次积分可能设而后求,紧接着也可能通过“性”来化简

定积分应用题

笔记

静:三种体积(柱,环,极),两种面积(侧,环),形心公式(从离散推起),水中受力

动:确定抽象函数,从微分(可能使用链式法则)到题问变量的方程,得到微分方程求解(毕竟是定积分)

注意:

  • 做工,压强,体积面积,质心等物理定积分,变化率即求导

微分方程

口诀

  • 一:换构分公

  • 高:降常

笔记

注意:微分方程公式法里的积分不加C,vdv = xdx不是公式法

1.解的结构:

  • 齐次解:n阶方程即n个非零无关特解线性组合

注意:易错为r1 = r2 = r3 = 1

2.解的结论:image-20221213221834211

  • 非 = 非+齐
  • 齐 = 齐+齐
  • 非的01系数比

3 数学二会使用微分方程求出函数f(x),然后随你怎么玩

4 注意题目给的条件一定可以用到,不能莽撞

极值最值

1 一元极值不代表可导,可能是有定义的间断点

2 二元无条件极值通过一阶来求,二阶只是证明是否算极值,太难可以忽略

3 二元条件极值为拉格朗日乘数法

4 最值要代入边界来转化为一元极值

线代做题

考虑性质:从向量到向量组,从行列式到矩阵

口诀

行列式:特相拉变

相似关系:极值函角特行(迹秩函角特行)

特征值:行相量特行,函角惯性(函即特征值的函数,方程可整理为0矩阵从而得到特征值0)

高阶矩阵:归纳,递推法,相似对角化(高阶矩阵对应数列,求不出通项求递推式),特征向量的函

:转零函分满。给出函的情况:(矩阵函数为乘,通过方程或本身乘积,存在秩不等式)

正交矩阵:定义,实对称,逆

二次型正定:特顺,正正P(* 特征值,* 顺序主子式,惯性正,*二次型正,A= P^{T}P?)(给出二次型正的不常见用法

线性方程组的解:莱特零

笔记

1 求矩阵:

  • 矩阵函数(基变换:相似,合同)
  • 特征向量(矩阵化)
  • 解向量18年(AX=B)
  • 猜向量(正交)image-20221211151041129

2 相似充要:定义/相同特征值/特征多项式+特征空间相等(实对称阵不需要,肯定等),或者使用相似对角阵传递性

3 实对称阵:

  • AA^T就是实对称矩阵
  • 充要为正交对角化,也就是充要为正交特征向量
  • 不同特征值的特征向量相互正交
  • 拉格朗日配方法:就是可逆线性变换,只要保证矩阵满秩即可

4 初等矩阵:倍加交换内数乘

  • 转置:变化括号外
  • 逆:变化括号内
  • 伴随:除了倍加相等,其余的都改变

5 合同关系:定义/充要(惯性定理+同对称)

  • 性质:传递性,惯性指数相同,累加的r相同?

6 向量组线性无关

  • 定义
  • 行列式(秩)
  • 推理+定义

7 秩

  • 复合矩阵的秩(A m*n):r(A) + r(B) -n <= r(AB) <= min{r(A), r(B)}
  • 分块矩阵的秩:max{r(A), r(B)}<= r(A, B) <= r(A) + r(B)
  • r(A + B) <= r(A) + r(B)
  • 可以通过非零子式来辅助判断计算是否正确
  • 满秩只有唯一零解
  • 等价:rA=rB=左右分块大矩阵的秩
  • 同解:rA=rB=上下分块大矩阵的秩,即行向量组等价
  • 公共解:上下分块ABx函数有解?

8 二次型:

  • 正负惯性指数和为秩
  • 惯性指数被特征值正负决定
  • 矩阵的A可以拆开重组

9 线性方程组

  • 解向量:和A行向量正交,齐次则作为A的特征值为0的特征向量
  • 克莱默法则求唯一解
  • A的列空间是值域空间
  • 因此得到秩零定理

陌生题型

  • 联想,题问,第一小问
  • 化定,以退为进
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