等价无穷小
sinx∼tanx∼arcsinx∼arctanx∼ln(1+x)∼ex−1∼xx−sinx∼61x3x−arcsinx∼−61x3x−tanx∼−31x3x−arctanx∼−31x31−cosx∼21x21−cosax∼2ax2ax−1∼xlna(1+x)a−1∼ax
泰勒公式
sinx=x−3!x3+o(x3)arcsinx=x+3!x3+o(x3)tanx=x+3x3+o(x3)arctanx=x−3x3+o(x3)cosx=1−2!x2+4!x4+o(x4)(1+x)α=1+αx+2!α(α−1)x2+o(x2)ex=1+x+2!x2+3!x3+o(x3)ln(1+x)=x−2x2+3x3+o(x3)
基本求导公式
(xa)′=axa−1,(x)′=2x1,(x1)′=−x21(ax)′=axlna,(ex)′=ex(logax)′=xlna1,(lnx)′=x1(sinx)′=cosx,(cosx)′=−sinx,(tanx)′=sec2x(cotx)′=−csc2x,(secx)′=secxtanx,(cscx)′=−cscxcotx(arcsinx)′=1−x21,(arccosx)′=−1−x21(arctanx)′=1+x21,(arccotx)′=−1+x21
麦克劳林级数
ex=1+x+2x2+⋯+n!xn+o(xn)sinx=x−3!x3+⋯+(2n+1)!(−1)nx2n+1+o(x2n+1)cosx=1−2!x2+⋯+(2n)!(−1)nx2n+o(x2n)1−x1=1+x+x2+⋯+xn+o(xn)1+x1=1−x+x2−⋯+(−1)nxn+o(xn)ln(1+x)=x−2x2+3x3−⋯+n(−1)n−1xn+o(xn)(1+x)a=1+ax+2!a(a−1)x2+⋯+n!a(a−1)⋯(a−n+1)xn+o(xn)arctanx=x−3x3+5x5−⋯+2n+1(−1)nx2n+1+o(x2n+1)
不定积分基本公式
∫xadx=a+11xa+1+C,∫x1dx=ln∣x∣+C∫axdx=lnaax+C,∫exdx=ex+C∫sinxdx=−cosx+C,∫cosxdx=sinx+C∫tanxdx=−ln∣cosx∣+C,∫cotxdx=ln∣sinx∣+C∫secxdx=ln∣secx+tanx∣+C,∫cscxdx=ln∣cscx−cotx∣+C∫sec2xdx=tanx+C,∫csc2xdx=−cotx+C∫secxtanx=secx+C,∫cscxcotxdx=−cscx+C∫1−x21dx=arcsinx+C,∫a2−x21dx=arcsinax+C∫1+x21dx=arctanx+C,∫a2+x21dx=a1arctanax+C∫x2−a21dx=2a1ln∣x+ax−a∣+C,∫a2−x21dx=2a1ln∣a−xa+x∣+C∫x2+a21dx=ln(x+x2+a2)+C∫x2−a21dx=ln∣x+x2−a2∣+C∫a2−x2dx=2a2arcsinax+2xa2−x2+C
定积分特殊性质
设f(x)
在[0,1]
上连续,则
(1)∫02πf(sinx)dx=∫02πf(cosx)dx(2)In=∫02πsinnxdx=∫02πcosnxdxIn=nn−1In−2,I1=1,I0=2π(3)∫0πf(sinx)dx=2∫02πf(sinx)dx(4)∫0πxf(sinx)dx=2π∫0πf(sinx)dx=π∫02πf(sinx)dx(5)∫02πf(∣sinx∣)dx=4∫02πf(sinx)dx∫02πf(∣cosx∣)dx=4∫02πf(cosx)dx
设f(x)
是以T
为周期的连续函数
(1)∫aa+Tf(x)dx=∫0Tf(x)dx(2)∫0nTf(x)dx=n∫0Tf(x)dx
其他性质
(1)∫0aa2−x2dx=4πa2(2)
定积分的几何应用
面积
设D由曲线y=f(x)
,y=g(x)
,x=a
及x=b
围成,则D的面积为
A=∫ab∣f(x)−g(x)∣dx
设D由r=r(θ)(α≤θ≤β)围成,则D的面积为
A=21∫αβr2(θ)dθ
设D由r=r1(θ),r=r2(θ)(r1(θ)≤r2(θ),α≤θ≤β)围成,则D的面积为
A=21∫αβ[r22(θ)−r12(θ)]dθ
设L:y=f(x)(a≤x≤b),则L绕x轴旋转所得旋转体侧面积为
A=2π∫ab∣f(x)∣⋅1+f′2(x)dx
若L:⎩⎨⎧x=φ(x),y=ψ(x),(α≤t≤β),则L绕x轴旋转所得侧面积为
A=2π∫αβ∣ψ(t)∣⋅φ′2(t)+ψ′2(t)dt
体积
设L:y=f(x)(a≤x≤b),则L与x轴围成的图形绕x轴旋转一周所得旋转体的体积为
Vx=π∫abf2(x)dx
设L:y=f(x)(a≤x≤b)(ab≥0),则L与x轴围成的图形绕y轴旋转一周所得体积为
Vy=2π∫ab∣x∣⋅∣f(x)∣dx
曲线长度
设L:y=f(x)(a≤x≤b),则曲线L的长度为l=∫ab1+f′2(x)dx
设L:⎩⎨⎧x=φ(x),y=ψ(x),(α≤t≤β),则曲线L的长度为A=∫αβφ′2(t)+ψ′2(t)dt
设r=r(θ)(α≤θ≤β),则曲线L的长度为l=∫αβr2(θ)−r′2(θ)dθ
微分方程常见形式
可分离变量
--------略
齐次微分方程
形式:f(x,y)=φ(xy)
解法:令xy=u, dxdy=u+xdxdu
一阶齐次线性微分方程
形式:dxdy+P(x)y=0 或 y′+P(x)y=0
解法:通解公式:y=Ce−∫P(x)dx
一阶非齐次线性微分方程
形式:dxdy+P(x)y=Q(x) 或 y′+P(x)y=Q(x)
解法:通解公式:y=[∫Q(x)e∫P(x)dxdx+C]⋅e−∫P(x)dx
可降阶的高阶微分方程
形式:y(n)=f(x)
解法:略
形式:f(x,y′,y′′)=0(缺y)
解法:令y′=p, y′′=dxdp
形式:f(y,y′,y′′)=0(缺x)
解法:令y′=p, y′′=pdydp
二阶常系数齐次线性微分方程
形式:y′′+py′+qy=0(p,q为常数)
解法:取特征方程λ2+pλ+q=0,Δ=p2−4q
若Δ>0(λ1=λ2)
通解公式:y=C1eλ1x+C2eλ2x
若Δ=0(λ1=λ2)
通解公式:y=(C1+C2x)eλ1x
若Δ<0(λ1,2=α±iβ)
通解公式:y=eαx(C1cosx+C2sinx)
二阶常系数非齐次线性微分方程
形式:y′′+py′+qy=f(x)(p,q为常数)
解法:二阶齐次通解+二阶非齐次特解
待续