《微積分》《高等數(shù)學(xué)》全程教學(xué)視頻--宋浩老師

1.1集合 函數(shù)與極限
1.集合:一些確定的對(duì)象或事物,由元素所組成;集合用大寫字母表示,元素用小寫字母表示(eg. a∈A)
有限集:元素個(gè)數(shù)有限個(gè)
無(wú)限集:元素個(gè)數(shù)無(wú)限個(gè)
2.集合的表示方法
- 列舉法:{1,2,3,4}
- 描述法:{a|a具有的特征}
Z是全體整數(shù)
Q是全體有理數(shù)
R是全體實(shí)數(shù)
R+全體正實(shí)數(shù)
R-全體負(fù)實(shí)數(shù)
R*除零以外的實(shí)數(shù)
3.子集:集合與集合之間
A???B或B??A:A包含于B
*集合與元素之間是屬于或不屬于的關(guān)系:∈
eg.A={1,2,3},B={{1,2,3},{1}}→a=1則a∈A,A∈B
集合相等:A?B,B?A?A=B(空集?是任何集合的子集)
4.集合的運(yùn)算
A∪B,A∩B,A-B ,全集Ω,補(bǔ)集
A∪B=B∪A;A∩B=B∩A;(A∪B)∪C=A∪(B∪C);(A∩B)∩C=A∩(B∩C)
*A∩(B∪C)=(A∩B)∪(A∩C)
A∪(B∩C)=(A∪B)∩(A∪C)
A∪B的補(bǔ)集=A的補(bǔ)集∩B的補(bǔ)集
A∩B的補(bǔ)集=A的補(bǔ)集∪B的補(bǔ)集
直積:A×B={(a,b)|a∈A,b∈B}
(a,b)是有序?qū)?/strong>
*A×B≠B×A講究順序,集合不講究順序
5.區(qū)間
開(kāi)區(qū)間:(a,b)
閉區(qū)間:[a,b]
半開(kāi)半閉:[a,b);(a,b]
有限區(qū)間/無(wú)限區(qū)間(+∞,-∞)
(+∞)-(+∞)不確定
(+∞)+(+∞)=+∞
(-∞)-(-∞)不確定
(-∞)+(-∞)=-∞
(+∞)-(-∞)不確定
6.鄰域:U(a,δ)={a-δ<x<a+δ}表示以a為中心,δ為半徑
去心鄰域:U(a,δ)={x|0<|x-a|<δ}去掉中心。

1·4數(shù)列極限
1、數(shù)列:X1,X2,...,Xn--無(wú)窮數(shù)列{Xn}
單調(diào)增數(shù)列:X1≤X2≤X3≤...≤Xn
單調(diào)減:X1≥X2≥X3≥...≥Xn
2、有界數(shù)列:|Xn|≤M,反之則是無(wú)界(無(wú)窮大or無(wú)窮?。?/p>
3、極限: 設(shè)有一個(gè)數(shù)列{Xn},若存在常數(shù)a(極限),使得任給ε>0,總存在N,當(dāng)n>N時(shí),|Xn-a|<ε(即落在了以a為中心,以ε為半徑的領(lǐng)域里),我們就叫作{Xn}以a為極限(或{Xn}收斂于a),記作

*①用定義證明極限:只需要找到一個(gè)N成立就可以(只要有一個(gè)就會(huì)有無(wú)數(shù)個(gè))


②求極限:求解過(guò)程中需要做出n>某個(gè)數(shù),如果是<就需要檢查

4、數(shù)列極限的性質(zhì)
(1)性質(zhì)一:如果數(shù)列{Xn}是收斂的,那么它的極限一定是唯一的(收斂于a=極限為a)
證明(反證法):

(2)性質(zhì)二:如果數(shù)列{Xn}是收斂的,那么它一定是有界的
證明:

*有界是收斂的必要條件,不是充分條件(eg.1,-1,1,-1....)
即有界推不出收斂,但收斂可以推出有界
*單調(diào)有界,則有極限
(3)性質(zhì)3:如果數(shù)列{Xn}有極限a,且a>0(或a<0),那么ヨN,n>N,xn>0
證明:

(4)子數(shù)列:數(shù)列Xk=X1,X2,X3,X4,X5.....從中抽出指定的項(xiàng)組成新的數(shù)列Xkn=X1,X3,X6,X7,X8......,則數(shù)列{Xkn}是數(shù)列{Xk}的子數(shù)列
eg.Xk=1,2,3,4,5,6,7,8....
Xkn=1,3,6,7,8.....
*子數(shù)列的次序必須和主數(shù)列的次序一樣
*kn≥n
(5)性質(zhì)4:如果數(shù)列{Xn}收斂于a,那么任何子數(shù)列{Xkn}也收斂于a
證明:

①推論1:如果找到一個(gè)子數(shù)列不收斂,則原數(shù)列發(fā)散
②推論2:如果找到兩個(gè)子數(shù)列,雖都收斂,但極限不同,那么原數(shù)列發(fā)散
③推論3:原數(shù)列收斂的充分必要條件?找奇數(shù)項(xiàng)與偶數(shù)項(xiàng)構(gòu)成的子數(shù)列都收斂,并且極限都相同
*只找到一個(gè)收斂的子數(shù)列,原數(shù)列不一定收斂
1·5函數(shù)極限(一)
1、當(dāng)x→+∞時(shí),f(x)→a
定義:設(shè)函數(shù)y=f(x),若ヨ常數(shù)a,
?ε>0,總ヨX,使得x>x時(shí),|f(x)-a|<ε,記作limx→+∞f(x)=a
Eg.理解定義:a=1,?小鄰域半徑0.01,都可以找到X,使得X之后的x完全落在鄰域里


*數(shù)列極限的證明:?ε>0,找N=[]+1(N必須取整數(shù))
2、當(dāng)x→-∞時(shí),f(x)→a
定義:設(shè)函數(shù)y=f(x),?ε>0,ヨX(X>0)x<-X,使得|f(x)-a|<ε

3、當(dāng)x→∞時(shí),f(x)→a
定義:設(shè)函數(shù)y=f(x),?ε>0,ヨX>0,都有|x|>X,使得|f(x)-a|<ε

4、當(dāng)x→x0(x是取不到x0的)時(shí),f(x)→a
定義:設(shè)函數(shù)y=f(x),f(x)在x0的去心鄰域內(nèi)有定義(即在x0處可以沒(méi)有定義)ヨa,?ε(ε是a的小鄰域的半徑)>0,ヨ△(△是x0的鄰域的半徑)>0,使得0<|x-x0|<△時(shí),|f(x)-a|<ε
*x的變化趨勢(shì)與x0處是否有定義,取值是什么沒(méi)有關(guān)系


5、左極限:x→x0-(即x從x0左側(cè)趨近)時(shí),?ε>0,ヨX>0,都有0<x0-x<△,使得f(x)→A,則稱A為函數(shù)f(x)當(dāng)x→x0時(shí)的左極限,記作


6、右極限:x→x0(即x從x0右側(cè)趨近)時(shí),?ε>0,ヨX>0,都有0<x-x0<△,使得f(x)→A,則稱A為函數(shù)f(x)當(dāng)x→x0時(shí)的左極限,記作

7、x→x0的函數(shù)極限存在的充要條件

*證明極限是否存在的思路
①只要能證明左(右)極限不存在,則x→x0不存在
②左、右極限都存在,但極限不相等,則x→x0不存在
例題

1·5 函數(shù)極限(二)
1、函數(shù)極限的性質(zhì)
(1)性質(zhì)1:如果極限存在,那么它一定是唯一的
(2)性質(zhì)2(局部有界性):如果函數(shù)的極限存在,一定存在x0的去心鄰域,使得在這個(gè)鄰域里f(x)是有界的
*去心的原因:x0是極限
(3)性質(zhì)3(局部保號(hào)性):如果函數(shù)的極限是a,且a>0,那么一定存在一個(gè)去心鄰域,使得在這個(gè)去心鄰域里f(x)>0

(4)性質(zhì)4:假設(shè)當(dāng)x→x0時(shí),函數(shù)f(x)的極限是a,如果a存在,其充要條件是當(dāng)x→x0時(shí),取任意的一個(gè)數(shù)列{xn},當(dāng)xn是以x0為極限的時(shí)候,f(xn)[將xn代入f(x)]的極限也必須是a
*從兩種角度理解:
函數(shù):連續(xù)
數(shù)列:分散(離散)

逆否命題:①如果找到一個(gè)數(shù)列{xn},它的極限不存在,則函數(shù)的極限不存在;②找到兩個(gè)數(shù)列{xn}的極限(需趨于x0),但是極限不相等,則函數(shù)的極限也不存在
例題

1·6 無(wú)窮小(0)與無(wú)窮大(+∞/-∞)
1、無(wú)窮小的定義:如果f(x)→0,f(x)的極限為0,則函數(shù)f(x)稱為無(wú)窮?。ㄒ⒚髯兓^(guò)程)
2、無(wú)窮小的定理:
***(1)無(wú)窮?。ā?)×有界是無(wú)窮小
有界:一般是三角函數(shù)居多,做題時(shí)加上絕對(duì)值即可
例題


(2)函數(shù)極限與無(wú)窮小的充要條件:函數(shù)f(x)的極限是a?函數(shù)f(x)=a+α(x),其中α(x)的極限為0
理解:兩邊同時(shí)求極限

3、無(wú)窮大的定義:函數(shù)f(x)→+∞/-∞
4、無(wú)窮大的運(yùn)算性質(zhì)
(1)無(wú)窮大×無(wú)窮大=無(wú)窮大
(2)無(wú)窮大+有界=無(wú)窮大
(3)+∞+(-∞)=常數(shù)/+∞/-∞
(4)+∞+(+∞)=+∞
(5)-∞+(-∞)=未定式
(6)+∞/+∞=未定式
(7)c(常數(shù))×無(wú)窮大=0(c為0)/無(wú)窮大(c為非0常數(shù))
5、無(wú)窮大的定理
(1)如果函數(shù)f(x)是無(wú)窮大,則1/f(x)是無(wú)窮小
(2)如果函數(shù)f(x)是無(wú)窮小,則1/f(x)是無(wú)窮大
*x必須是同一變化過(guò)程
1·7 極限的運(yùn)算法則
1、定理一(四則運(yùn)算)若limf(x)=a,limg(x)=b
1)limf(x)±g(x)=limf(x)±limg(x)=a±b
2)limf(x)g(x)=limf(x)·limg(x)
3)limf(x)/g(x)=limf(x)/limg(x) [b≠0]
前提:f(x)、g(x)的極限存在才能分開(kāi)
推論一:limcf(x)=climf(x)
c可以往外提的條件:①常數(shù);②與x無(wú)關(guān)的變量
前提:f(x)的極限存在
推論2:limf(x)^n=(limf(x))^n