高等数学

发布时间 2023-12-13 17:58:58作者: 夏日清凉~

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 \(x\in(a,b)\)

\(f(x) = f'(x_0)+f'(x_0)(x-x_0)+\frac{f''(x_0)}{2!}(x-x_0)^2+....+\frac{f^{(n)}(x_0)}{n!}(x-x_0)^n + R(n)\)

\(Rn(x) = \frac{f^{(n+1)}(\xi)}{(n+1)!}(x-x_0)^{n+1}\)

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

  1. \({\displaystyle \int x^{\mu}dx}= \frac{x^{\mu+1}}{\mu+1}+c (\mu\neq-1)\)

  2. \({\displaystyle \int kdx}= kx +c (k为常数)\)

  3. ${\displaystyle \int \frac{1}{x}dx}= ln|x| +c $

  4. \({\displaystyle \int \frac{dx}{1+x^2}}= arctanx +c\)

  5. ${\displaystyle \int \frac{dx}{\sqrt{1-x^2}}}= arcsinx +c $

  6. ${\displaystyle \int cosx}dx= sinx +c $

  7. ${\displaystyle \int sinx}dx= -cosx +c $

  8. ${\displaystyle \int \frac{dx}{cos^2x}}={\displaystyle \int sec^2x}dx= tanx +c $

  9. ${\displaystyle \int \frac{dx}{sin^2x}}={\displaystyle \int csc^2x}dx= -cotx +c $

  10. ${\displaystyle \int sinx\cdot tanx} dx= secx +c $

  11. ${\displaystyle \int cscx\cdot cotx} dx= cscx +c $

  12. ${\displaystyle \int e^x}dx= e^x +c $

  13. ${\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: