高等数学(完整版)详细课件.ppt

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1、一、基本概念,1.集合:,具有某种特定性质的事物的总体.,组成这个集合的事物称为该集合的元素.,有限集,无限集,1,t课件,数集分类:,N-自然数集,Z-整数集,Q-有理数集,R-实数集,数集间的关系:,例如,不含任何元素的集合称为空集.,例如,规定,空集为任何集合的子集.,2,t课件,2.区间:,是指介于某两个实数之间的全体实数.这两个实数叫做区间的端点.,称为开区间,称为闭区间,3,t课件,称为半开区间,称为半开区间,有限区间,无限区间,区间长度的定义:,两端点间的距离(线段的长度)称为区间的长度.,4,t课件,3.邻域:,5,t课件,4.常量与变量:,在某过程中数值保持不变的量称为常量,

2、注意,常量与变量是相对“过程”而言的.,通常用字母a, b, c等表示常量,而数值变化的量称为变量.,常量与变量的表示方法：,用字母x, y, t等表示变量.,6,t课件,5.绝对值:,运算性质:,绝对值不等式:,7,t课件,二、函数概念,例 圆内接正多边形的周长,8,t课件,因变量,自变量,数集D叫做这个函数的定义域,9,t课件,自变量,因变量,对应法则f,函数的两要素:,定义域与对应法则.,约定: 定义域是自变量所能取的使算式有意义的一切实数值.,10,t课件,定义:,如果自变量在定义域内任取一个数值时，对应的函数值总是只有一个，这种函数叫做单值函数，否则叫与多值函数,11,t课件,(1)

3、 符号函数,几个特殊的函数举例,12,t课件,(2) 取整函数 y=xx表示不超过 的最大整数,阶梯曲线,13,t课件,14,t课件,例1,脉冲发生器产生一个单三角脉冲,其波形如图所示,写出电压U与时间 的函数关系式.,解,单三角脉冲信号的电压,15,t课件,16,t课件,例2,解,故,17,t课件,三、函数的特性,有界,无界,1函数的有界性:,18,t课件,2函数的单调性:,19,t课件,20,t课件,3函数的奇偶性:,偶函数,21,t课件,奇函数,22,t课件,4函数的周期性:,（通常说周期函数的周期是指其最小正周期）.,23,t课件,四、反函数,24,t课件,直接函数与反函数的图形关于直

4、线 对称.,25,t课件,例3,解,单值函数,有界函数,偶函数,周期函数(无最小正周期),不是单调函数,26,t课件,五、小结,基本概念集合, 区间, 邻域, 常量与变量, 绝对值.,函数的概念,函数的特性有界性,单调性,奇偶性,周期性.,反函数,27,t课件,思考题,28,t课件,思考题解答,设,则,故,29,t课件,练 习 题,30,t课件,31,t课件,练习题答案,32,t课件,一、基本初等函数,1.幂函数,33,t课件,2.指数函数,34,t课件,3.对数函数,35,t课件,4.三角函数,正弦函数,36,t课件,余弦函数,37,t课件,正切函数,38,t课件,余切函数,39,t课件,正

5、割函数,40,t课件,余割函数,41,t课件,5.反三角函数,42,t课件,43,t课件,44,t课件,幂函数,指数函数,对数函数,三角函数和反三角函数统称为基本初等函数.,45,t课件,二、复合函数 初等函数,1.复合函数,定义:,46,t课件,注意:,1.不是任何两个函数都可以复合成一个复合函数的;,2.复合函数可以由两个以上的函数经过复合构成.,2.初等函数,由常数和基本初等函数经过有限次四则运算和有限次的函数复合步骤所构成并可用一个式子表示的函数,称为初等函数.,47,t课件,四、小结,函数的分类:,函数,初等函数,非初等函数(分段函数,有无穷多项等函数),代数函数,超越函数,有理函数

6、,无理函数,有理整函数(多项式函数),有理分函数(分式函数),48,t课件,思考题,49,t课件,思考题解答,不能,50,t课件,一、填空题:,练 习 题,51,t课件,52,t课件,练习题答案,53,t课件,54,t课件,一、基本初等函数,1.幂函数,55,t课件,2.指数函数,56,t课件,3.对数函数,57,t课件,4.三角函数,正弦函数,58,t课件,余弦函数,59,t课件,正切函数,60,t课件,余切函数,61,t课件,正割函数,62,t课件,余割函数,63,t课件,5.反三角函数,64,t课件,65,t课件,66,t课件,幂函数,指数函数,对数函数,三角函数和反三角函数统称为基本初

7、等函数.,67,t课件,二、复合函数 初等函数,1.复合函数,定义:,68,t课件,注意:,1.不是任何两个函数都可以复合成一个复合函数的;,2.复合函数可以由两个以上的函数经过复合构成.,2.初等函数,由常数和基本初等函数经过有限次四则运算和有限次的函数复合步骤所构成并可用一个式子表示的函数,称为初等函数.,69,t课件,四、小结,函数的分类:,函数,初等函数,非初等函数(分段函数,有无穷多项等函数),代数函数,超越函数,有理函数,无理函数,有理整函数(多项式函数),有理分函数(分式函数),70,t课件,思考题,71,t课件,思考题解答,不能,72,t课件,一、填空题:,练 习 题,73,t

8、课件,74,t课件,练习题答案,75,t课件,76,t课件,播放,一、自变量趋向无穷大时函数的极限,77,t课件,通过上面演示实验的观察:,问题:,如何用数学语言刻划函数“无限接近”.,78,t课件,79,t课件,2.另两种情形:,80,t课件,3.几何解释:,81,t课件,例1,证,82,t课件,二、自变量趋向有限值时函数的极限,83,t课件,84,t课件,2.几何解释:,注意：,85,t课件,例2,证,例3,证,86,t课件,例4,证,函数在点x=1处没有定义.,87,t课件,例5,证,88,t课件,3.单侧极限:,例如,89,t课件,左极限,右极限,90,t课件,左右极限存在但不相等,例

9、6,证,91,t课件,三、函数极限的性质,1.有界性,2.唯一性,92,t课件,推论,3.不等式性质,定理(保序性),93,t课件,定理(保号性),推论,94,t课件,例如,函数极限与数列极限的关系,函数极限存在的充要条件是它的任何子列的极限都存在,且相等.,95,t课件,例7,证,96,t课件,二者不相等,97,t课件,四、小结,函数极限的统一定义,(见下表),98,t课件,99,t课件,思考题,100,t课件,思考题解答,左极限存在,右极限存在,不存在.,101,t课件,一、填空题:,练 习 题,102,t课件,103,t课件,练习题答案,104,t课件,一、自变量趋向无穷大时函数的极限,

10、105,t课件,一、自变量趋向无穷大时函数的极限,106,t课件,一、自变量趋向无穷大时函数的极限,107,t课件,一、自变量趋向无穷大时函数的极限,108,t课件,一、自变量趋向无穷大时函数的极限,109,t课件,一、自变量趋向无穷大时函数的极限,110,t课件,一、自变量趋向无穷大时函数的极限,111,t课件,一、自变量趋向无穷大时函数的极限,112,t课件,一、自变量趋向无穷大时函数的极限,113,t课件,一、无穷小,1.定义:,极限为零的变量称为无穷小.,114,t课件,例如,注意,1.无穷小是变量,不能与很小的数混淆;,2.零是可以作为无穷小的唯一的数.,115,t课件,2.无穷小与

11、函数极限的关系:,证,必要性,充分性,116,t课件,意义,1.将一般极限问题转化为特殊极限问题(无穷小);,3.无穷小的运算性质:,定理2 在同一过程中,有限个无穷小的代数和仍是无穷小.,证,117,t课件,注意无穷多个无穷小的代数和未必是无穷小.,118,t课件,定理3 有界函数与无穷小的乘积是无穷小.,证,119,t课件,推论1 在同一过程中,有极限的变量与无穷小的乘积是无穷小.,推论2 常数与无穷小的乘积是无穷小.,推论3 有限个无穷小的乘积也是无穷小.,都是无穷小,120,t课件,二、无穷大,绝对值无限增大的变量称为无穷大.,121,t课件,特殊情形：正无穷大，负无穷大,注意,1.无

12、穷大是变量,不能与很大的数混淆;,3. 无穷大是一种特殊的无界变量,但是无界变量未必是无穷大.,122,t课件,不是无穷大,无界，,123,t课件,证,124,t课件,三、无穷小与无穷大的关系,定理4 在同一过程中,无穷大的倒数为无穷小;恒不为零的无穷小的倒数为无穷大.,证,125,t课件,意义 关于无穷大的讨论,都可归结为关于无穷小的讨论.,126,t课件,四、小结,1、主要内容:,两个定义;四个定理;三个推论.,2、几点注意:,无穷小与无穷大是相对于过程而言的.,（1） 无穷小（ 大）是变量,不能与很小（大）的数混淆，零是唯一的无穷小的数；,（2）无穷多个无穷小的代数和（乘积）未必是无穷小

13、.,（3） 无界变量未必是无穷大.,127,t课件,思考题,128,t课件,思考题解答,不能保证.,例,有,129,t课件,一、填空题:,练 习 题,130,t课件,131,t课件,练习题答案,132,t课件,一、极限运算法则,定理,证,由无穷小运算法则,得,133,t课件,134,t课件,推论1,常数因子可以提到极限记号外面.,推论2,有界，,135,t课件,二、求极限方法举例,例1,解,136,t课件,小结:,137,t课件,解,商的法则不能用,由无穷小与无穷大的关系,得,例2,138,t课件,解,例3,(消去零因子法),139,t课件,例4,解,(无穷小因子分出法),140,t课件,小结

14、:,无穷小分出法:以分母中自变量的最高次幂除分子,分母,以分出无穷小,然后再求极限.,141,t课件,例5,解,先变形再求极限.,142,t课件,例6,解,143,t课件,例7,解,左右极限存在且相等,144,t课件,三、小结,1.极限的四则运算法则及其推论;,2.极限求法;,a.多项式与分式函数代入法求极限;b.消去零因子法求极限;c.无穷小因子分出法求极限;d.利用无穷小运算性质求极限;e.利用左右极限求分段函数极限.,145,t课件,思考题,在某个过程中，若 有极限， 无极限，那么 是否有极限？为什么？,146,t课件,思考题解答,没有极限,假设 有极限，,有极限，,由极限运算法则可知：

15、,必有极限，,与已知矛盾，,故假设错误,147,t课件,一、填空题:,练 习 题,148,t课件,二、求下列各极限:,149,t课件,150,t课件,练习题答案,151,t课件,一、极限存在准则,1.夹逼准则,证,152,t课件,上两式同时成立,上述数列极限存在的准则可以推广到函数的极限,153,t课件,注意:,准则 和准则 称为夹逼准则.,154,t课件,例1,解,由夹逼定理得,155,t课件,2.单调有界准则,单调增加,单调减少,单调数列,几何解释:,156,t课件,例2,证,(舍去),157,t课件,二、两个重要极限,(1),158,t课件,159,t课件,例3,解,160,t课件,(2

16、),定义,161,t课件,类似地,162,t课件,163,t课件,164,t课件,例4,解,例5,解,165,t课件,三、小结,1.两个准则,2.两个重要极限,夹逼准则; 单调有界准则 .,166,t课件,思考题,求极限,167,t课件,思考题解答,168,t课件,一、填空题:,练 习 题,169,t课件,二、求下列各极限:,170,t课件,171,t课件,练习题答案,172,t课件,一、无穷小的比较,例如,极限不同, 反映了趋向于零的“快慢”程度不同.,不可比.,观察各极限,173,t课件,定义:,174,t课件,例1,解,例2,解,175,t课件,常用等价无穷小:,用等价无穷小可给出函数的

17、近似表达式:,例如,176,t课件,二、等价无穷小替换,定理(等价无穷小替换定理),证,177,t课件,例3,解,不能滥用等价无穷小代换.,对于代数和中各无穷小不能分别替换.,注意,178,t课件,例4,解,解,错,179,t课件,例5,解,180,t课件,三、小结,1.无穷小的比较:,反映了同一过程中, 两无穷小趋于零的速度快慢, 但并不是所有的无穷小都可进行比较.,2.等价无穷小的替换:,求极限的又一种方法, 注意适用条件.,高(低)阶无穷小; 等价无穷小; 无穷小的阶.,181,t课件,思考题,任何两个无穷小量都可以比较吗？,182,t课件,思考题解答,不能,例当 时,都是无穷小量,但,

18、不存在且不为无穷大,故当 时,183,t课件,练 习 题,184,t课件,185,t课件,186,t课件,练习题答案,187,t课件,188,t课件,一、函数的连续性,1.函数的增量,189,t课件,2.连续的定义,190,t课件,191,t课件,例1,证,由定义2知,192,t课件,3.单侧连续,定理,193,t课件,例2,解,右连续但不左连续 ,194,t课件,4.连续函数与连续区间,在区间上每一点都连续的函数,叫做在该区间上的连续函数,或者说函数在该区间上连续.,连续函数的图形是一条连续而不间断的曲线.,例如,195,t课件,例3,证,196,t课件,二、函数的间断点,197,t课件,1

19、.跳跃间断点,例4,解,198,t课件,2.可去间断点,例5,199,t课件,解,注意 可去间断点只要改变或者补充间断处函数的定义, 则可使其变为连续点.,200,t课件,如例5中,跳跃间断点与可去间断点统称为第一类间断点.,特点,201,t课件,3.第二类间断点,例6,解,202,t课件,例7,解,注意 不要以为函数的间断点只是个别的几个点.,203,t课件,狄利克雷函数,在定义域R内每一点处都间断,且都是第二类间断点.,仅在x=0处连续, 其余各点处处间断.,204,t课件,在定义域 R内每一点处都间断, 但其绝对值处处连续.,判断下列间断点类型:,205,t课件,例8,解,206,t课件

20、,三、小结,1.函数在一点连续必须满足的三个条件;,3.间断点的分类与判别;,2.区间上的连续函数;,第一类间断点:可去型,跳跃型.,第二类间断点:无穷型,振荡型.,间断点,(见下图),207,t课件,可去型,第一类间断点,跳跃型,无穷型,振荡型,第二类间断点,208,t课件,思考题,209,t课件,思考题解答,且,210,t课件,但反之不成立.,例,但,211,t课件,练 习 题,212,t课件,213,t课件,练习题答案,214,t课件,215,t课件,一、四则运算的连续性,定理1,例如,216,t课件,二、反函数与复合函数的连续性,定理2 严格单调的连续函数必有严格单调的连续反函数.,例

21、如,反三角函数在其定义域内皆连续.,217,t课件,定理3,证,218,t课件,将上两步合起来:,219,t课件,意义,1.极限符号可以与函数符号互换;,例1,解,220,t课件,例2,解,同理可得,221,t课件,定理4,注意定理4是定理3的特殊情况.,例如,222,t课件,三、初等函数的连续性,三角函数及反三角函数在它们的定义域内是连续的.,223,t课件,定理5 基本初等函数在定义域内是连续的.,(均在其定义域内连续 ),定理6 一切初等函数在其定义区间内都是连续的.,定义区间是指包含在定义域内的区间.,224,t课件,1. 初等函数仅在其定义区间内连续, 在其定义域内不一定连续;,例如

22、,这些孤立点的邻域内没有定义.,在0点的邻域内没有定义.,注意,注意2. 初等函数求极限的方法代入法.,225,t课件,例3,例4,解,解,226,t课件,四、小结,连续函数的和差积商的连续性.,复合函数的连续性.,初等函数的连续性.,定义区间与定义域的区别;求极限的又一种方法.,两个定理; 两点意义.,反函数的连续性.,227,t课件,思考题,228,t课件,思考题解答,是它的可去间断点,229,t课件,练 习 题,230,t课件,231,t课件,232,t课件,练习题答案,233,t课件,一、最大值和最小值定理,定义:,例如,234,t课件,定理1(最大值和最小值定理) 在闭区间上连续的函

23、数一定有最大值和最小值.,注意:1.若区间是开区间, 定理不一定成立; 2.若区间内有间断点, 定理不一定成立.,235,t课件,定理2(有界性定理) 在闭区间上连续的函数一定在该区间上有界.,证,236,t课件,二、介值定理,定义:,237,t课件,几何解释:,238,t课件,几何解释:,证,由零点定理,239,t课件,推论 在闭区间上连续的函数必取得介于最大值 与最小值 之间的任何值.,例1,证,由零点定理,240,t课件,例2,证,由零点定理,241,t课件,三、小结,四个定理,有界性定理;最值定理;介值定理;根的存在性定理.,注意1闭区间； 2连续函数这两点不满足上述定理不一定成立,解

24、题思路,1.直接法:先利用最值定理,再利用介值定理;,2.辅助函数法:先作辅助函数F(x),再利用零点定理;,242,t课件,思考题,下述命题是否正确？,243,t课件,思考题解答,不正确.,例函数,244,t课件,练 习 题,245,t课件,（一）函数的定义,（二）极限的概念,（三）连续的概念,一、主要内容,第一章习题课,246,t课件,函 数的定义,反函数,隐函数,反函数与直接函数之间关系,基本初等函数,复合函数,初等函数,函 数的性质单值与多值奇偶性单调性有界性周期性,双曲函数与反双曲函数,247,t课件,1、函数的定义,248,t课件,函数的分类,函数,初等函数,非初等函数(分段函数,

25、有无穷多项等函数),代数函数,超越函数,有理函数,无理函数,有理整函数(多项式函数),有理分函数(分式函数),249,t课件,(1) 单值性与多值性:,2、函数的性质,250,t课件,(2) 函数的奇偶性:,偶函数,奇函数,251,t课件,(3) 函数的单调性:,252,t课件,(4) 函数的有界性:,253,t课件,设函数 f(x) 的定义域为D，如果存在一个不为零的数l,使得对于任一 ,有 .且 f(x+l)=f(x)恒成立,则称f(x)为周期函数,l 称为 f(x) 的周期.（通常说周期函数的周期是指其最小正周期）.,(5) 函数的周期性:,254,t课件,3、反函数,4、隐函数,255

26、,t课件,5、反函数与直接函数之间的关系,256,t课件,6、基本初等函数,1）幂函数,2）指数函数,3）对数函数,4）三角函数,5）反三角函数,257,t课件,7、复合函数,8、初等函数,由常数和基本初等函数经过有限次四则运算和有限次的函数复合步骤所构成并可用一个式子表示的函数,称为初等函数.,258,t课件,9、双曲函数与反双曲函数,双曲函数常用公式,259,t课件,260,t课件,左右极限,两个重要极限,求极限的常用方法,无穷小的性质,极限存在的充要条件,判定极限存在的准则,无穷小的比较,极限的性质,数列极限,函 数 极 限,等价无穷小及其性质,唯一性,两者的关系,无穷大,261,t课件

27、,1、极限的定义,262,t课件,263,t课件,左极限,右极限,264,t课件,无穷小:,极限为零的变量称为无穷小.,绝对值无限增大的变量称为无穷大.,无穷大:,在同一过程中,无穷大的倒数为无穷小;恒不为零的无穷小的倒数为无穷大.,无穷小与无穷大的关系,2、无穷小与无穷大,265,t课件,定理1 在同一过程中,有限个无穷小的代数和仍是无穷小.,定理2 有界函数与无穷小的乘积是无穷小.,推论1 在同一过程中,有极限的变量与无穷小的乘积是无穷小.,推论2 常数与无穷小的乘积是无穷小.,推论3 有限个无穷小的乘积也是无穷小.,无穷小的运算性质,266,t课件,定理,推论1,推论2,3、极限的性质,

28、267,t课件,4、求极限的常用方法,a.多项式与分式函数代入法求极限;b.消去零因子法求极限;c.无穷小因子分出法求极限;d.利用无穷小运算性质求极限;e.利用左右极限求分段函数极限.,268,t课件,5、判定极限存在的准则,(夹逼准则),269,t课件,(1),(2),6、两个重要极限,270,t课件,定义:,7、无穷小的比较,271,t课件,定理(等价无穷小替换定理),8、等价无穷小的性质,9、极限的唯一性,272,t课件,左右连续,在区间a,b上连续,连续函数的 性 质,初等函数的连续性,间断点定义,连 续 定 义,连续的充要条件,连续函数的运算性质,非初等函数的连续性,273,t课件

29、,1、连续的定义,274,t课件,定理,3、连续的充要条件,2、单侧连续,275,t课件,4、间断点的定义,276,t课件,(1) 跳跃间断点,(2)可去间断点,5、间断点的分类,277,t课件,跳跃间断点与可去间断点统称为第一类间断点.,特点:,可去型,第一类间断点,跳跃型,278,t课件,无穷型,振荡型,第二类间断点,第二类间断点,279,t课件,6、闭区间的连续性,7、连续性的运算性质,定理,280,t课件,定理1 严格单调的连续函数必有严格单调的连续反函数.,定理2,8、初等函数的连续性,定理3,281,t课件,定理4 基本初等函数在定义域内是连续的.,定理5 一切初等函数在其定义区间

30、内都是连续的.,定义区间是指包含在定义域内的区间.,9、闭区间上连续函数的性质,定理1(最大值和最小值定理) 在闭区间上连续的函数一定有最大值和最小值.,282,t课件,定理2(有界性定理) 在闭区间上连续的函数一定在该区间上有界.,283,t课件,推论 在闭区间上连续的函数必取得介于最大值M与最小值m之间的任何值.,284,t课件,二、典型例题,例1,解,285,t课件,例2,解,利用函数表示法的无关特性,代入原方程得,代入上式得,286,t课件,解联立方程组,287,t课件,例3,解,将分子、分母同乘以因子(1-x), 则,288,t课件,例4,解,解法讨论,289,t课件,290,t课件,例5,解,291,t课件,例6,解,292,t课件,293,t课件,例7,证明,讨论:,294,t课件,由零点定理知,综上,295,t课件,测 验 题,296,t课件,297,t课件,298,t课件,299,t课件,300,t课件,301,t课件,302,t课件,测验题答案,303,t课件,304,t课件,