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1 微积分课程 微积分 2 复习 2019 年 5 月 2 日 暨南大学数学系 吕荐瑞 (lvjrbitbucketio)

2 第五章不定积分 第六章定积分 第七章无穷级数 第八章多元函数 第九章微分方程

3 积分公式大全 (1) 1 d = + C (2) d = C 1 (3) d = ln + C (4) d = ln + C (5) e d = e + C

4 积分公式大全 (6) (7) (8) (9) sin d = cos + C cos d = sin + C t n d = ln cos + C cot d = ln sin + C

5 积分公式大全 (10) (11) (12) (13) sec d = ln sec + t n + C csc d = ln csc cot + C sec 2 d = t n + C csc 2 d = cot + C

6 积分公式大全 (14) (15) (16) d 2 + = 1 2 rct n + C d 2 = ln + + C d 2 2 = rcsin + C (17) d = ln + 2 ± 2 + C 2 ±

7 第一类换元法 ƒ (φ( ))φ ( ) d = ƒ (φ( )) d(φ( )) = ƒ ( ) d =φ( )

8 最常用的积分换元 一般地, 如果 ƒ ( )d = F( ) + C, 则有

9 最常用的积分换元 一般地, 如果 ƒ ( )d = F( ) + C, 则有 ƒ ( + b) d = 1 F( + b) + C

10 最常用的积分换元 一般地, 如果 ƒ ( )d = F( ) + C, 则有 ƒ ( + b) d = 1 F( + b) + C 这个公式利用换元 = + b 可以得到

11 最常用的积分换元 一般地, 如果 ƒ ( )d = F( ) + C, 则有 ƒ ( + b) d = 1 F( + b) + C 这个公式利用换元 = + b 可以得到 例 1 求不定积分 d (4 +5)

12 正弦和余弦换元 例 2 求不定积分 sin 2 cos d

13 第二类换元法 ƒ ( ) d = ƒ (ψ(t)) d(ψ(t)) = ƒ (ψ(t))ψ (t) dt t=ψ 1 ( )

14 指数函数换元 例 3 求不定积分 1 e +1 d

15 根号换元 例 4 求不定积分 3 d

16 三角函数换元总结 1 ƒ ( 2 2 ) d, 令 = sin t

17 三角函数换元总结 1 2 ƒ ( 2 2 ) d, 令 = sin t ƒ ( ) d, 令 = t n t

18 三角函数换元总结 ƒ ( 2 2 ) d, 令 = sin t ƒ ( ) d, 令 = t n t ƒ ( 2 2 ) d, 令 = sec t

19 分部积分公式 : d = d

20 分部积分公式 : d = d 例 5 求不定积分 cos d 例 6 求不定积分 e d

21 分部积分公式 : d = d 例 5 求不定积分 cos d 例 6 求不定积分 e d 例 7 求不定积分 ln d 例 8 求不定积分 rct n d

22 分部积分公式 : d = d 例 5 求不定积分 cos d 例 6 求不定积分 e d 例 7 求不定积分 ln d 例 8 求不定积分 rct n d 例 9 求不定积分 e sin d

23 第五章不定积分 第六章定积分 第七章无穷级数 第八章多元函数 第九章微分方程

24 微积分基本公式 定理 1 设 ƒ ( ) 在 [, b] 上连续, 且 F( ) 是 ƒ ( ) 的一个原函数, 则有 b ƒ ( ) d = [F( )] b = F(b) F( )

25 微积分基本公式 定理 1 设 ƒ ( ) 在 [, b] 上连续, 且 F( ) 是 ƒ ( ) 的一个原函数, 则有 b ƒ ( ) d = [F( )] b = F(b) F( ) 它称为微积分基本公式或牛顿 - 莱布尼茨公式

26 定积分的换元公式 定积分换元公式 : 令 = φ(t), 则有 b β ƒ ( ) d = ƒ (φ(t))φ (t) dt α 其中, 当 = 时,t = α; 当 = b 时,t = β

27 定积分的换元公式 定积分换元公式 : 令 = φ(t), 则有 b β ƒ ( ) d = ƒ (φ(t))φ (t) dt α 其中, 当 = 时,t = α; 当 = b 时,t = β 例 1 求下列定积分 2 1 e 2 d

28 定积分的分部积分公式 分部积分公式 : b b d = [ ] b d

29 定积分的分部积分公式 分部积分公式 : b b d = [ ] b d 例 2 求下列定积分 1 0 e d

30 平面图形的面积 由曲线 y = ƒ ( ), 轴, 直线 = 以及直线 = b 所围成的曲边梯形的面积为 b S = ƒ ( ) d

31 平面图形的面积 由曲线 y = ƒ ( ), 轴, 直线 = 以及直线 = b 所围成的曲边梯形的面积为 b S = ƒ ( ) d 由曲线 = ƒ (y), y 轴, 直线 y = 以及直线 y = b 所围成的曲边梯形的面积为 b S = ƒ (y) dy

32 平面图形的面积 由曲线 y = ƒ ( ), y = g( ), 直线 = 以及直线 = b 所围成的图形的面积为 b S = ƒ ( ) g( ) d

33 平面图形的面积 由曲线 y = ƒ ( ), y = g( ), 直线 = 以及直线 = b 所围成的图形的面积为 b S = ƒ ( ) g( ) d 由曲线 = ƒ (y), = g(y), 直线 y = 以及直线 y = b 所围成的图形的面积为 b S = ƒ (y) g(y) dy

34 计算面积的步骤

35 计算面积的步骤 1 画出曲线草图

36 计算面积的步骤 1 画出曲线草图 2 确定积分区间

37 计算面积的步骤 1 画出曲线草图 2 确定积分区间 = 从曲线交点得到

38 计算面积的步骤 1 画出曲线草图 2 确定积分区间 = 从曲线交点得到 3 确定被积函数

39 计算面积的步骤 1 画出曲线草图 2 确定积分区间 = 从曲线交点得到 3 确定被积函数 = 从曲线方程得到

40 计算面积的步骤 1 画出曲线草图 2 确定积分区间 = 从曲线交点得到 3 确定被积函数 = 从曲线方程得到 4 计算积分结果

41 例 3 求曲线 y = 1 2 与 轴所围成图形的面积

42 例 3 求曲线 y = 1 2 与 轴所围成图形的面积 例 4 求曲线 y 2 = 和 y 2 = 2 所围成的图形的面积

43 第五章不定积分 第六章定积分 第七章无穷级数 第八章多元函数 第九章微分方程

44 正项级数审敛法 必要条件 lim n n = 0 满足 不满足 发散 比值判别法 lim n+1 = ρ ρ = 1 n 比较判别法 n n 根值判别法 lim n = ρ 不定部分和极限 n 收敛 ρ < 1 发散 ρ >

45 一般级数审敛法 必要条件 lim n n = 0 满足 不满足 发散 比值判别法 lim n+1 = ρ n ρ = 1 n Leibniz 定理 n 根值判别法 lim 不定部分和极限 n = ρ n ρ < 1 ( 绝对 ) 收敛 发散 ρ >

46 幂级数收敛域的求法 标准形式幂级数 1 先求幂级数的收敛半径 R 2 再讨论在 = ±R 处的敛散性非标准形式幂级数通过换元转化为标准形式直接用比值法或者根值法

47 幂级数和函数的求法 初等变换法 : 分解和式并套用公式 映射变换法 : 逐项求导或逐项积分 n=0 n n 逐项求导或积分 n n n=0 难 求和 对和式积分或求导 S( ) S ( )

48 常数项级数和的求法 直接求和 : 求出级数的部分和, 再求极限 间接求和 : 转换为求幂级数和, 再代入值

49 函数展开为幂级数的方法 直接展开法利用泰勒公式计算系数, 并研究余项 间接展开法利用已知的函数展开式, 及幂级数性质

50 第五章不定积分 第六章定积分 第七章无穷级数 第八章多元函数 第九章微分方程

51 偏导数 对于 z = ƒ (, y), 将 y 看为常数, 对 求导, 得到 z z 对 的偏导数, 记为,

52 偏导数 对于 z = ƒ (, y), 将 y 看为常数, 对 求导, 得到 z z 对 的偏导数, 记为, ƒ 或, 或 z, 或 ƒ

53 偏导数 对于 z = ƒ (, y), 将 y 看为常数, 对 求导, 得到 z z 对 的偏导数, 记为, ƒ 或, 或 z, 或 ƒ 对于 z = ƒ (, y), 将 看为常数, 对 y 求导, 得到 z z 对 y 的偏导数, 记为 y,

54 偏导数 对于 z = ƒ (, y), 将 y 看为常数, 对 求导, 得到 z z 对 的偏导数, 记为, ƒ 或, 或 z, 或 ƒ 对于 z = ƒ (, y), 将 看为常数, 对 y 求导, 得到 z z 对 y 的偏导数, 记为 y, ƒ 或 y, 或 z, 或 ƒ y y

55 复合函数求导 : 情形 1 设 z = ƒ (, y), = φ(t), y = ψ(t),

56 复合函数求导 : 情形 1 设 z = ƒ (, y), = φ(t), y = ψ(t), 则我们得到复合函数 z = ƒ (φ(t), ψ(t))

57 复合函数求导 : 情形 1 设 z = ƒ (, y), = φ(t), y = ψ(t), 则我们得到复合函数 z = ƒ (φ(t), ψ(t)) 此时我们有全导数 dz dt = z d dt + z dy y dt

58 复合函数求导 : 情形 1 设 z = ƒ (, y), = φ(t), y = ψ(t), 则我们得到复合函数 z = ƒ (φ(t), ψ(t)) 此时我们有全导数 dz dt = z d dt + z dy y dt 例 1 设 z = y, = e t, y = sin t, 求全导数 dz dt

59 复合函数求导 : 情形 2 设 z = ƒ (, ), = φ(, y), = ψ(, y),

60 复合函数求导 : 情形 2 设 z = ƒ (, ), = φ(, y), = ψ(, y), 则我们得到复合函数 z = ƒ (φ(, y), ψ(, y))

61 复合函数求导 : 情形 2 设 z = ƒ (, ), = φ(, y), = ψ(, y), 则我们得到复合函数 z = ƒ (φ(, y), ψ(, y)) 此时我们有偏导数 z = z + z 1 2 z y = z y + z y

62 复合函数求导 : 情形 2 设 z = ƒ (, ), = φ(, y), = ψ(, y), 则我们得到复合函数 z = ƒ (φ(, y), ψ(, y)) 此时我们有偏导数 z = z + z 1 2 z y = z y + z 例 2 设 z =, = y 2, = 2 + y, 求偏 z z 导数和 y y

63 隐函数的导数 1 定理 1 设方程 F(, y) = 0 确定了隐函数 y = ƒ ( ), 且 F(, y) 有连续偏导数,

64 隐函数的导数 1 定理 1 设方程 F(, y) = 0 确定了隐函数 y = ƒ ( ), 且 F(, y) 有连续偏导数, 则有 dy d = F F y

65 隐函数的导数 1 定理 1 设方程 F(, y) = 0 确定了隐函数 y = ƒ ( ), 且 F(, y) 有连续偏导数, 则有 dy d = F 例 3 设方程 y e y + = 0 确定了隐函数 y = ƒ ( ), dy 求导数 d F y

66 隐函数的导数 2 定理 2 设方程 F(, y, z) = 0 确定了隐函数 z = ƒ (, y), 且 F(, y, z) 有连续偏导数,

67 隐函数的导数 2 定理 2 设方程 F(, y, z) = 0 确定了隐函数 z = ƒ (, y), 且 F(, y, z) 有连续偏导数, 则有 z = F F z z F y = y F z

68 隐函数的导数 2 定理 2 设方程 F(, y, z) = 0 确定了隐函数 z = ƒ (, y), 且 F(, y, z) 有连续偏导数, 则有 z = F 2 F z z F y = y 例 4 设方程 + y2 2 b + z2 2 c = 1 确定了隐函数 z = 2 z z ƒ (, y), 求偏导数和 y F z

69 定理 3 ( 极值的充分条件 ) 如果函数 ƒ (, y) 在 ( 0, y 0 ) 某邻域有连续的二阶偏导数, 且 ( 0, y 0 ) 是它的驻点

70 定理 3 ( 极值的充分条件 ) 如果函数 ƒ (, y) 在 ( 0, y 0 ) 某邻域有连续的二阶偏导数, 且 ( 0, y 0 ) 是它的驻点 设 A = ƒ ( 0, y 0 ),B = ƒ ( y 0, y 0 ),C = ƒ ( yy 0, y 0 ), 则有

71 定理 3 ( 极值的充分条件 ) 如果函数 ƒ (, y) 在 ( 0, y 0 ) 某邻域有连续的二阶偏导数, 且 ( 0, y 0 ) 是它的驻点 设 A = ƒ ( 0, y 0 ),B = ƒ ( y 0, y 0 ),C = ƒ ( yy 0, y 0 ), 则有 (1) 如果 B 2 AC < 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 为极值

72 定理 3 ( 极值的充分条件 ) 如果函数 ƒ (, y) 在 ( 0, y 0 ) 某邻域有连续的二阶偏导数, 且 ( 0, y 0 ) 是它的驻点 设 A = ƒ ( 0, y 0 ),B = ƒ ( y 0, y 0 ),C = ƒ ( yy 0, y 0 ), 则有 (1) 如果 B 2 AC < 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 为极值 若 A < 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 为极大值

73 定理 3 ( 极值的充分条件 ) 如果函数 ƒ (, y) 在 ( 0, y 0 ) 某邻域有连续的二阶偏导数, 且 ( 0, y 0 ) 是它的驻点 设 A = ƒ ( 0, y 0 ),B = ƒ ( y 0, y 0 ),C = ƒ ( yy 0, y 0 ), 则有 (1) 如果 B 2 AC < 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 为极值 若 A < 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 为极大值 若 A > 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 为极小值

74 定理 3 ( 极值的充分条件 ) 如果函数 ƒ (, y) 在 ( 0, y 0 ) 某邻域有连续的二阶偏导数, 且 ( 0, y 0 ) 是它的驻点 设 A = ƒ ( 0, y 0 ),B = ƒ ( y 0, y 0 ),C = ƒ ( yy 0, y 0 ), 则有 (1) 如果 B 2 AC < 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 为极值 若 A < 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 为极大值 若 A > 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 为极小值 (2) 如果 B 2 AC > 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 不是极值

75 定理 3 ( 极值的充分条件 ) 如果函数 ƒ (, y) 在 ( 0, y 0 ) 某邻域有连续的二阶偏导数, 且 ( 0, y 0 ) 是它的驻点 设 A = ƒ ( 0, y 0 ),B = ƒ ( y 0, y 0 ),C = ƒ ( yy 0, y 0 ), 则有 (1) 如果 B 2 AC < 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 为极值 若 A < 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 为极大值 若 A > 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 为极小值 (2) 如果 B 2 AC > 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 不是极值 (3) 如果 B 2 AC = 0, 则 ƒ ( 0, y 0 ) 是否为极值需另外判定

76 条件极值与拉格朗日乘数法 问题求函数 = ƒ (, y) 在约束条件 g(, y) = 0 下的极值

77 条件极值与拉格朗日乘数法 问题求函数 = ƒ (, y) 在约束条件 g(, y) = 0 下的极值 解法 令 L(, y) = ƒ (, y) + λg(, y),

78 条件极值与拉格朗日乘数法 问题求函数 = ƒ (, y) 在约束条件 g(, y) = 0 下的极值 解法 令 L(, y) = ƒ (, y) + λg(, y), 由 L (, y) = 0 L (, y) = 0 y g(, y) =

79 条件极值与拉格朗日乘数法 问题求函数 = ƒ (, y) 在约束条件 g(, y) = 0 下的极值 解法 令 L(, y) = ƒ (, y) + λg(, y), 由 L (, y) = 0 L (, y) = 0 y g(, y) = 0 消去 λ, 解得的 (, y) 即为极值可疑点

80 二重积分的计算 I 如果积分区域 D 为 X 型区域, 即有 D = (, y) b, φ 1 ( ) y φ 2 ( ) 二重积分可以用下面公式来计算 : b φ2 ( ) ƒ (, y) dσ = ƒ (, y) dy d D φ 1 ( )

81 二重积分的计算 II 如果积分区域 D 为 Y 型区域, 即有 D = (, y) y b, φ 1 (y) φ 2 (y) 二重积分可以用下面公式来计算 : b φ2 (y) ƒ (, y) dσ = ƒ (, y) d dy D φ 1 (y)

82 第五章不定积分 第六章定积分 第七章无穷级数 第八章多元函数 第九章微分方程

83 微分方程的概念 定义 1 含有未知函数的导数或微分的方程, 即形如下面形式的方程 F(, y, y, y,, y (n) ) = 0 称为微分方程

84 微分方程的概念 定义 1 含有未知函数的导数或微分的方程, 即形如下面形式的方程 F(, y, y, y,, y (n) ) = 0 称为微分方程 其中微分方程中出现的导数的最高阶数 n, 称为微分方程的阶

85 一阶微分方程 1 可分离变量微分方程 ƒ ( ) d = g(y) dy

86 一阶微分方程 1 可分离变量微分方程 ƒ ( ) d = g(y) dy 两边积分得 ƒ ( ) d = g(y) dy

87 一阶微分方程 1 可分离变量微分方程 ƒ ( ) d = g(y) dy 两边积分得 ƒ ( ) d = g(y) dy 2 齐次微分方程 dy d = ƒ ( y )

88 一阶微分方程 1 可分离变量微分方程 ƒ ( ) d = g(y) dy 两边积分得 ƒ ( ) d = g(y) dy dy 2 齐次微分方程 = ƒ ( y ) d 令 = y, 得 d + = ƒ ( ) d

89 一阶微分方程 1 可分离变量微分方程 ƒ ( ) d = g(y) dy 两边积分得 ƒ ( ) d = g(y) dy dy 2 齐次微分方程 = ƒ ( y ) d 令 = y, 得 d + = ƒ ( ) d 分离变量, 得到 d = d ƒ ( )

90 一阶微分方程 1 可分离变量微分方程 ƒ ( ) d = g(y) dy 两边积分得 ƒ ( ) d = g(y) dy dy 2 齐次微分方程 = ƒ ( y ) d 令 = y, 得 d + = ƒ ( ) d 分离变量, 得到 d = d ƒ ( ) 3 一阶线性微分方程 y + p( )y = q( )

91 一阶微分方程 1 可分离变量微分方程 ƒ ( ) d = g(y) dy 两边积分得 ƒ ( ) d = g(y) dy dy 2 齐次微分方程 = ƒ ( y ) d 令 = y, 得 d + = ƒ ( ) d 分离变量, 得到 d = d ƒ ( ) 3 一阶线性微分方程 y + p( )y = q( ) 先求 r( ) = e p( ) d

92 一阶微分方程 1 可分离变量微分方程 ƒ ( ) d = g(y) dy 两边积分得 ƒ ( ) d = g(y) dy dy 2 齐次微分方程 = ƒ ( y ) d 令 = y, 得 d + = ƒ ( ) d 分离变量, 得到 d = d ƒ ( ) 3 一阶线性微分方程 y + p( )y = q( ) p( ) d 先求 r( ) = e 再求 y = r( ) 1 q( )r( ) d + C

93 一阶微分方程 例 1 判别一阶微分方程的类型并求通解 : (1) (1 + y 2 ) d + ( 2 + 1) dy = 0 (2) ( + y) d + ( y) dy = 0 (3) ( + y) d + ( + 1) dy =

94 一阶微分方程 例 1 判别一阶微分方程的类型并求通解 : (1) (1 + y 2 ) d + ( 2 + 1) dy = 0 (2) ( + y) d + ( y) dy = 0 (3) ( + y) d + ( + 1) dy = 0 解答 (1) rct n + rct n y = C (2) y 2 2 y 2 = C (3) y = C

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