数学分析(高级微积分)

一、总览

  • 微分学
  • 积分学
  • 级数论

二、微分学

1. 极限和连续

相关知识:数列的极限、收敛数列之性质、函数极限、函数极限性质、无穷大无穷小、等价无穷下、洛必达法则、函数的连续和间断、极限的求法。

2. 一元/多元函数微分学

相关知识:导数,可微,极值点和驻点、判断极值点的条件、凹凸性的定义、凹凸性的充分条件、凹凸性的充要条件、渐近线的定义。偏导数、可微、偏导数连续性、多元函数微分法则、隐函数定理、多元函数的极值和最值。

3. 微分定理

3.1 中值定理(mean value theorem)

一段连续光滑曲线中必然有一点,它的斜率与整段曲线平均斜率相同(严格的数学表达参见下文)。中值定理又称为微分学基本定理,拉格朗日定理,拉格朗日中值定理,以及有限改变量定理等。

如果函数 f(x) 满足在闭区间[a,b]上连续;在开区间(a,b)内可导,那么在(a,b)内至少有一点 ε (a<ε<b),使等式成立。

3.2 柯西中值定理

若函数ƒ(x)与g(x)在闭区间【α,b】上连续,在开区间(α,b)内可微,则在这个区间内至少存在一点ξ,使得当g(x)=x时,上面定理与拉格朗日定理有同一形式,所以柯西中值定理是拉格朗日定理的最一般的形式。

三、积分学

1. 积分定理

1.1 积分第一中值定理

积分中值定理揭示了一种将积分化为函数值, 或者是将复杂函数的积分化为简单函数的积分的方法。积分第一中值定理:

1.2 积分第二中值定理

积分第二中值定理是与积分第一中值定理相互独立的一个定理,属于积分中值定理。它可以用来证明Dirichlet-Abel反常、Riemann积分判别法。

设f(x)在[a,b]上可积,g(x)在[a,b]上单调,则存在ξ∈[a,b],使得

1.3 牛顿-莱布尼茨公式(Newton-Leibniz formula)

通常也被称为微积分基本定理,揭示了定积分与被积函数的原函数或者不定积分之间的联系

如果函数 f(x) 在区间 [a,b] 上连续,并且存在原函数 F(x), 则:

四、级数论

1. 无穷级数

2. 正项级数

2.1 正向级数收敛条件

有上界则收敛,否则发散

如果级数收敛,则其任何一个余式也收敛(修改级数前面有限个项,不影响级数的收敛或发散)

2.2 比较定理(只适用于正项级数)

 

2.3 基于比较定理的判别法

  • 柯西判别法: 做序列 c_n = \sqrt[n]{a_n} ,将其极限与1比较
  • 达朗贝尔判别法:做序列 D_n = \frac{a_{n+1}}{a_n}其极限小于1则收敛,大于1则发散(与柯西判别法原理相同)

References

微分积分简要总结 - 简书

级数总结 - 知乎

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