高等数学
第三章 微分中值定理与导数的应用
微分中值定理
一、罗尔定理:
如果函数\(f(x)\)满足
(1) 在闭区间\([a,b]\)上连续
(2)在开区间\((a,b)\)上可导
(3)在区间端点处的函数值相等,即\(f(a) = f(b)\),
那么在\((a,b)\) 至少存在一点\(\xi(a<\xi<b)\),使得\(f'(\xi)=0\)
二:拉格朗日中值定理
如果函数\(f(x)\)满足
(1) 在闭区间\([a,b]\)上连续
(2)在开区间\((a,b)\)上可导
那么在\((a,b)\)内至少有一点\(\xi (a<\xi<b)\),使等式
\(f(b)-f(a) = f'(\xi)(b-a)\)
成立
三、柯西中值定理
如果函数\(f(x)及F(x)满足\)
(1) 在闭区间\([a,b]\)上连续
(2)在开区间\((a,b)\)上可导
(3)对任意\(x\in (a,b), F'(x) \neq0\)
那么\((a,b)\)内至少有一点\(\xi\),使得等式
$$\frac{f(b)-f(a)}{F(b)-F(a)}=\frac{f'(\xi)}{F'(\xi)}$$
四、泰勒中值定理
如果函数f(x)在含有x0的某个开区间(a,b)内具有直到n+1阶的导数,则对任意 \(x\in(a,b)\)有
\(f(x) = f'(x_0)+f'(x_0)(x-x_0)+\frac{f''(x_0)}{2!}(x-x_0)^2+....+\frac{f^{(n)}(x_0)}{n!}(x-x_0)^n + R(n)\)
\(Rn(x) = \frac{f^{(n+1)}(\xi)}{(n+1)!}(x-x_0)^{n+1}\)
范围\(\xi\)介于\(x_0和x之间, 也可记为\xi=x_0 + \theta(x-x_0), 0<\theta < 1\)
不定积分
三、基本积分法
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\({\displaystyle \int x^{\mu}dx}= \frac{x^{\mu+1}}{\mu+1}+c (\mu\neq-1)\)
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\({\displaystyle \int kdx}= kx +c (k为常数)\)
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${\displaystyle \int \frac{1}{x}dx}= ln|x| +c $
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\({\displaystyle \int \frac{dx}{1+x^2}}= arctanx +c\)
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${\displaystyle \int \frac{dx}{\sqrt{1-x^2}}}= arcsinx +c $
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${\displaystyle \int cosx}dx= sinx +c $
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${\displaystyle \int sinx}dx= -cosx +c $
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${\displaystyle \int \frac{dx}{cos^2x}}={\displaystyle \int sec^2x}dx= tanx +c $
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${\displaystyle \int \frac{dx}{sin^2x}}={\displaystyle \int csc^2x}dx= -cotx +c $
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${\displaystyle \int sinx\cdot tanx} dx= secx +c $
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${\displaystyle \int cscx\cdot cotx} dx= cscx +c $
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${\displaystyle \int e^x}dx= e^x +c $
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${\displaystyle \int a^x}dx= \frac{a^x}{lna} +c $
四、直接积分法
例4:${\displaystyle \int \frac {1}{\sqrt{x}}}dx $
解:原式 = \(\displaystyle \int x^{-\frac{1}{2}}dx\)
由幂函数积分 \({\displaystyle \int x^{\mu}dx}= \frac{x^{\mu}+1}{\mu+1}+c (\mu\neq-1)\)可得: