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1、期末考试复习重点,(1)直线与平面的位置关系,空间曲线的切线,空间曲面的切平面,(2)函数的定义域、极限和连续(连续的定义)、方向导数、复合函数求导(高阶)、隐函数的求导与全微分、条件极值,(3)二重积分的计算(直角坐标与极坐标),(4)第一、二类曲线积分,积分与路径无关第一、二类曲面积分格林公式、高斯公式。,(5)数项级数收敛性判别,绝对收敛与条件收敛幂级数的收敛域、求级数求和函数。,(一)直线与平面的位置关系,空间曲线的切线,空间曲面的切平面,(1)设,则,(2)曲面在某点处的切平面、空间曲线在某点处的切线,要点:I:曲面在某点处的切平面,(1)设曲面方程为,第一步:计算,第二步:计算曲面
2、的法向量,第三步:分别写出切平面和法线的方程,(2)设曲面方程为,第一步:取,第二步:计算曲面的法向量,第三步:利用点法式和对称式分别写出切平面和法线的方程,要点II:空间曲线的切线与法平面,(1)设空间曲线 的方程,第一步:确定点,第二步:计算,第三步:利用对称式和点法式分别写出切线和法平面的方程,(2)设空间曲线 的方程,解,设所求直线的方向向量为,根据题意知,取,所求直线的方程,3、典型例题,例2:设直线 L 和平面 的方程分别为,则必有(),解:,C,例3:求曲面,上同时垂直于平面,与平面,解:取,的切平面方程。,设切点为,(二)多元函数的定义域、极限和连续;方向导数,复合函数求导(高
3、阶),隐函数的求导和全微分、条件极值,(1)多元函数在某点的定义域、极限和连续,要点:I:求二元函数在某点的极限,1、利用函数在一点连续的定义和极限的四则运算法则,2、利用有界函数与无穷小乘积的性质,3、利用变量对换化为一元函数极限,4、利用夹逼准则与两个重要极限,例:求下列函数的极限:,解:,求极限,解:,求极限,(1)多元函数的定义域、极限、连续,要点:I:求二元函数在某点的极限,(二)多元函数的定义域、极限和连续;方向导数,复合函数求导(高阶),隐函数的求导和全微分、条件极值,(1)多元函数的定义域、在某点的极限、连续,要点:II:用定义求二元函数在某点的偏导数,(二)多元函数的定义域、
4、极限和连续;方向导数,复合函数求导(高阶),隐函数的求导和全微分、条件极值,典型例题,例1:设,求,解:,典型例题,例2:设,求,解:,典型例题,例3:设,求,解:,二元函数的连续性,要点:III:多元函数的连续性,(2)讨论函数,在(0,0)的连续性,例:讨论函数,在(0,0)的连续性,解,取,其值随k的不同而变化,,极限不存在,故函数在(0,0)处不连续,(2)方向导数、复合函数求导(高阶)、隐函数的求导、多元函数的微分,要点:I、方向导数II:二元抽象函数的二阶偏导数的计算;,III:隐函数的偏导数的计算;,例1:设,答案:,IV:多元函数全微分的计算;,例:(1)函数 在点 处沿哪个方
5、向,的方向导数最大?并求方向导数的最大值.,例1:设,例3:设,求,例3:设,求,解:,z,x,y,u,x,y,u,例4:设,答案:,要点:I、方向导数II:二元抽象函数的二阶偏导数的计算;,III:隐函数的偏导数的计算;,IV:多元函数全微分的计算;,(2)方向导数、复合函数求导(高阶)、隐函数的求导、多元函数的微分,例3:设,是由方程,解:两边取全微分,所确定的二元函数,求,整理并解得,例3:设,是由方程,解:两边取全微分,所确定的二元函数,求,整理并解得,拉格朗日乘数法:,(1)构造拉格朗日函数:,(2)联解方程组,求出问题 1 的所有可能的极值点。,问题 1:求函数 z=f(x,y)在
6、约束条件(x,y)=0 下的极值(称为条件极值问题)。,(3)进一步确定所求点是否为极值点,在实际问题中往往可根据问题本身的性质来判断。,(3)条件极值。,例1:在椭球面,上,求距离平面,的最近点和最远点。,解:设(x,y,z)为椭球面上任意一点,则该点到平面的距离为,问题1:在约束条件,下,求距离 d 的最大最小值。,由于 d 中含有绝对值,为便于计算,考虑将问题 1 转化为下面的等价问题,问题2:在条件,下,求函数,的最大最小值。,(1)作拉格朗日函数,(2)联解方程组,(1)作拉格朗日函数,(2)联解方程组,求得两个驻点:,对应的距离为,(3)判断:由于驻点只有两个,且由题意知最近距离和
7、最远距离均存在。所以,最近距离为,最远距离为,三、二重积分的计算(直角坐标、极坐标),重点内容,(1)二重积分在直角坐标下的计算;,答案:,例1:计算二重积分,答案:,三、二重积分的计算(直角坐标、极坐标),重点内容,(2)二重积分中二次积分的交换次序;,答案:,例2:试证:,解,积分区域分为两块,例2:试证:,证明:画出积分区域 D,由图可知 D 又可以写成X 型区域,(3)利用极坐标计算二重积分;,再根据 D 的极坐标表示,将极坐标下的二重积分化为累次积分。,例3:计算,由直线 y=x 及曲线,所围平面区域。,(4)利用对称性和被积函数的奇偶性计算二重积分;,在二重积分的计算过程中,要注意
8、对称性。,例5:计算,其中 D 由直线 y=x,y=1,及x=1 所围平面区域,解,(5)三重积分在直角坐标系中“先二后一”的计算方法;,例6:,提示:,再对,用“先二后一”的方法计算,,并用对称性给出另外两项的结果。,例7:,提示:利用对称性、被积函数奇偶性及“先二后一”法,(6)利用柱面坐标计算三重积分,例8:,绕 z 轴旋转一周而成曲面与平面 z=8 所围空间立体,四、第一、二类曲线积分,积分与路径无关、第一、二类曲面积分、格林公式、高斯公式。,(1)曲线和曲面积分的基本概念和基本计算方法;,(2)基本公式,格林公式,高斯公式,主要作用:将平面曲线积分转化为二重积分,主要作用:将曲面积分
9、转化为三重积分,(3)基本应用:,格林公式和高斯公式的两类典型应用题:,2.平面曲线积分,“封口法”和“挖洞法”。,与路径无关,在单连通区域 G 内,(4)基本计算技巧,1.利用对称性;,2.利用曲线或曲面方程化简被积函数;,3.利用关系式,将对不同的坐标的曲面积分化为同一个曲面积分;,4.利用积分与路径无关,适当改变积分路径,简化平面曲线积分。,例1:设椭球面,的表面积为a,则,20a,提示:利用曲面方程及对称性,例2:设,则,提示:利用曲线方程及对称性,0,例3:,提示:利用高斯公式及椭球体的体积。,例4:设 f(x)在(0,+)上有连续的导数,L 是由点,提示:利用积分与路径无关,并取新
10、路径:,A(1,2)到点 B(2,8)的直线段,计算,(30),例5:计算,由抛物面,与圆柱面,及坐标面在第一卦限中所围曲面外侧。,提示:利用高斯公式及(三重积分)柱面坐标,例6:计算,再由坐标原点沿 x 轴到 B(2,0)。,解:,其中,L 为由点 A(1,1)沿曲线,到坐标原点,,分析:应用格林公式,补充:,五、数项级数收敛性判别,条件收敛与绝对收敛、幂级数的收敛域,幂级数求和函数。,(1)数项级数收敛性判别,1.正项级数,比较判别法,比值判别法,根值判别法,收敛的必要条件,几何级数、P 级数和调和级数,2.交错级数:,莱布尼茨定理,3.任意项级数:,绝对收敛和条件收敛。,任意项级数,收敛
11、性判断的一般步骤:,(1)检验,(3)用正项级数审敛法检验,是否收敛?,则原级数绝对收敛,从而收敛,,(4)若,发散,,但是用比值或根值法判断的,则原级数也发散。,是否成立?,若否,则原级数发散,若是或,难求,则进行下一步;,若是,,否则,进行下一步;,(2)若原级数为正项级数或交错级数,则可用正项级数 或莱布尼茨判别法检验其收敛性,否则进行下一步,(5)用性质或其它方法。,(2)幂级数的收敛半径和收敛域,求幂级数,(1)利用极限,(2)判定幂级数在端点,确定收敛半径 R 及收敛区间,处的收敛性,,收敛域的一般步骤:,(3)收敛域等于收敛区间加收敛的端点。,说明(1)幂级数中不能出现“缺项”。
12、,(2)对幂级数,要先做变换,(3)求幂级数的和函数,求幂级数,(1)利用极限,(2)判定幂级数在端点,确定收敛半径 R 及收敛区间,处的收敛性,,收敛域的一般步骤:,(3)收敛域等于收敛区间加收敛的端点。,说明(1)幂级数中不能出现“缺项”。,(2)对幂级数,要先做变换,性质3:幂级数,逐项积分后所得级数,的和函数 s(x)在收敛域 I,上可积,,并有逐项积分公式,其收敛半径与原级数相同。,(3)求幂级数的和函数,性质4:幂级数,逐项求导后所得级数,的和函数 s(x)在收敛区间,内可导,,并有逐项求导公式,其收敛半径与原级数相同。,说明:求和函数一定要先求收敛域。,典型例题,例1:若幂级数,在 x=-2 处收敛,,则此幂级数在 x=5 处(),(A)一定发散。(B)一定条件收敛。(C)一定绝对收敛。(D)收敛性不能确定。,C,例2:若幂级数,的收敛半径是16,,则幂级数,的收敛半径是(),4,例3:已知,的收敛半径为 3,则,的收敛区间为(),例4:级数,当(),(A)p 1 时条件收敛,,(B)0 p 1 时绝对收敛,,(C)0 p 1 时条件收敛,,(D)0 p 1 时发散。,C,例5:求下列幂级数的和函数,答案:,答案:,例5:求下列幂级数的和函数,容易求得,答案:,