易错点
反常积分p积分瑕点平移的问题¶
例如
对于这类题,通常考虑平移瑕点至0,也就是变量替换,利用奇变偶不变,然后通过等价无穷小替换考虑p积分。
二重积分被积函数复杂但有规律,积分区域简单¶

遇到这类被积函数包含抽象函数(如 \(f(x)\)、\(f(y)\))或者形式极其复杂且呈现一定对称结构(例如分式)的二重积分时,第一反应就应该是利用积分区域的对称性。
奇偶函数在0处的导数¶
“偶函数在0处的奇数次导数为0,奇函数在0处的偶数次导数为0”
其本质来源于麦克劳林展开式(在 \(x=0\) 处的泰勒展开式):
- 偶函数的展开式中只有偶数次幂(奇数次幂的系数 \(\frac{f^{(2k+1)}(0)}{(2k+1)!}\) 必须为0)。
- 奇函数的展开式中只有奇数次幂(偶数次幂的系数 \(\frac{f^{(2k)}(0)}{(2k)!}\) 必须为0)。
连乘连加¶

心法一:面对连乘 \(\prod\)(或 \(T_n = a_1a_2 \cdots a_n\))¶
- 核心动作:找因式分解,利用乘除约分。
- 实战套路:把通项 \(a_n\) 的分子和分母尽全力写成括号相乘的形式。写出前几项后,斜着看或者上下看,通过分子分母的公因式互相抵消。
- 最终形态:中间一大片全被约掉,通常只剩下“分子最前面的一两个项”和“分母最后面的一两个项”。
心法二:面对连加 \(\sum\)¶
- 核心动作:找裂项(拆项),利用加减抵消。
- 实战套路:想尽一切办法,把通项拆成 \(g(n) - g(n+1)\) 这种两项相减的结构(比如这道题用到的“凑项法”:分子加一减一)。
- 最终形态:写出前几项后,像多米诺骨牌一样正负抵消,通常只剩下“第一项的头”和“最后一项的尾”。
拉格朗日乘数法算数化简¶
当题目要求在一个约束条件下求复杂函数的最值时,证明“可以转化为求简单函数的最值,且最值点相同”是非常重要的一步。
构造拉格朗日函数时,写成 \(L = f + \lambda g\) 还是 \(L = f - \lambda g\) 在数学上是完全等价的,最终求出来的极值点坐标绝对一模一样。
反常积分敛散性判别:贝特朗积分模型¶
核心心法:在 \(x \to +\infty\) 时,幂函数 \(x^p\) 的威力绝对碾压对数函数 \(\ln x\)。
积分的敛散性首先由幂指数 \(p\) “一票否决”;只有当 \(p=1\)(双方势力均衡)时,才轮到对数指数 \(q\) 决定生死。
标准模型¶
\[\int_a^{+\infty} \frac{1}{x^p \ln^q x} dx \quad (a > 1)\]
敛散性判别指南¶
- 情况 1:\(p > 1\)(幂函数主导收敛)
- 结论:无论 \(q\) 取何值,积分必定收敛。
- 理解:分母的 \(x^p\) 衰减速度极快,即使对数项在分子上试图无限放大,也会被强行压制为 \(0\),总面积有限。
- 情况 2:\(p < 1\)(幂函数主导发散)
- 结论:无论 \(q\) 取何值,积分必定发散。
- 理解:分母的 \(x^p\) 衰减太慢,自身垫底的面积已是无穷大,对数项再怎么努力缩小也无济于事。
- 情况 3:\(p = 1\)(对数函数起决定作用)
- 推导:可凑微分 \(d(\ln x) = \frac{1}{x} dx\),转化为最基础的 \(p\)-积分模型 \(\int \frac{1}{u^q} du\)。
- 结论:
- 当 \(q > 1\) 时,积分收敛。
- 当 \(q \le 1\) 时,积分发散。
避坑指南(极易错点)¶
- 严查积分下限:以上所有结论的前提必须是 积分下限 \(a > 1\)。
- 警惕瑕点陷阱:若题目给定的积分区间包含 \(x=1\)(例如 \(\int_1^{+\infty}\)),由于 \(\ln 1 = 0\) 会导致分母为零,产生瑕点。此时绝不能直接套用上述结论,必须将积分拆分为 \(\int_1^2\) 和 \(\int_2^{+\infty}\),并针对瑕点 \(x=1\) 处单独进行等价无穷小放缩分析。
如果是瑕积分呢?¶
- 换元,\(x = \frac{1}{t}\),这样一来,当 \(x \to 0^+\) 时,\(t \to +\infty\)。我们就成功地把战场拉回了刚才的无穷大擂台!
泰勒展开式求n阶导¶
函数 \(f(x)\) 在 \(x = x_0\) 处的泰勒展开式为:
\[f(x) = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{f^{(n)}(x_0)}{n!} (x - x_0)^n\]
一般常用0处的,根据常用的泰勒展开式写出n阶导处的形式,然后取系数 = 上式中的除了(x - x0)^n^部分。
微分方程特解¶

对于这一类的题,一定注意要分开看,因为核心原因是它们对应的 \(\alpha\) 值不同,必须使用叠加原理拆开处理。在常系数线性非齐次微分方程的待定系数法中,右端项必须严格符合标准形式 \(e^{\alpha x}P_n(x)\) 才能直接套用公式设特解。
斜率的几种常用表示¶
1. 几何与代数基础表达
- 倾斜角定义: \(k = \tan \alpha\)(\(\alpha\) 为直线与 \(x\) 轴正向的夹角,也是你上一题用到的核心转换)。
- 两点坐标差: \(k = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}\)(微积分中,割线斜率取极限即为切线斜率)。
- 一般式方程: 对于直线 \(Ax + By + C = 0\),通过移项化简可得其斜率 \(k = -\frac{A}{B}\)。
- 截距比: 对于横截距为 \(a\)、纵截距为 \(b\) 的直线,斜率 \(k = -\frac{b}{a}\)。
2. 微积分进阶表达(考研高频考点)
-
显函数的一阶导数: 也是最基础的 \(k = y' = \frac{dy}{dx}\),表示函数 \(y=f(x)\) 在特定点处切线的斜率。
-
隐函数求导: 若曲线由隐函数 \(F(x, y) = 0\) 给出,它在该点处的切线斜率为 \(k = -\frac{F_x}{F_y}\)(利用偏导数直接写出,这比直接对原式两边求导再解出 \(y'\) 要快得多,且不易出错)。
-
参数方程求导: 对于参数曲线 \(\begin{cases} x = x(t) \\ y = y(t) \end{cases}\),斜率为纵坐标微元比横坐标微元:\(k = \frac{dy/dt}{dx/dt} = \frac{y'(t)}{x'(t)}\)。
-
极坐标曲线的斜率(重灾区易错点): 对于极坐标曲线 \(r = r(\theta)\),千万不能凭直觉认为斜率是 \(r'(\theta)\)。必须先将其强行转化为 \(\theta\) 的参数方程 \(\begin{cases} x = r(\theta)\cos\theta \\ y = r(\theta)\sin\theta \end{cases}\),然后再利用参数方程的求导公式得出:
\[k = \frac{dy/d\theta}{dx/d\theta} = \frac{r'(\theta)\sin\theta + r(\theta)\cos\theta}{r'(\theta)\cos\theta - r(\theta)\sin\theta}\]
双缺失型的微分方程¶
当遇到这种“双缺失”的方程时,我们有两种选择:1. 当做缺 \(y\) 型;2. 当做缺 \(x\) 型
对于 \(F(y', y'')=0\) 这种双缺失型的微分方程,解题的本质就是“试错”。如果在用 \(y''=p\frac{dp}{dy}\) 降阶后发现后续的积分自己不熟悉(比如出现了生僻的三角积分),立刻掉头换用 \(y''=p'\) 通常就能将问题转化为更擅长的有理函数积分。
二重积分化累次积分使用分部积分以及交换积分次序¶

不难看出题中要求的是一个二元偏导数的积分,回顾一元通常是凑进微分中,因此二元也可以这么做,但是二元积分需要先化为累次积分,并在积完y后利用交换积分次序再积x。
Sn与an¶
\[S_n\text{ 有界} \overset{a_n>0}{\Longrightarrow} S_n\text{ 收敛} \Longrightarrow a_n=S_n-S_{n-1}\to 0\]
不等式函数求证¶
一般函数¶
首先看定义域是否具有对称性,考虑奇偶 -> 是否可用常用不等式 -> 移项构造函数 -> 求导判单调
积分不等式证明¶
\[\boxed{ \text{被积函数直接比较} \rightarrow \text{构造变上限积分} \rightarrow \text{中值/估值} \rightarrow \text{分部积分} \rightarrow \text{换元对称} \rightarrow \text{柯西等特殊不等式} }\]
an < 1¶
易错点:
\[0<a<1 \Rightarrow a^n\to0\]
这里的 a 必须是固定常数。
如果 a_n 随 n 变化,那么即使
\[0<a_n<1\]
也不能推出
\[a_n^n\to0\]
例如
\[a_n=1-\frac{1}{n}\]
则
\[a_n^n=\left(1-\frac{1}{n}\right)^n\to\frac{1}{e}\neq0\]
本题之所以能证明
\[x_n^{n+1}\to0\]
是因为\[{x_n}\]单调递减,从而存在一个固定的小于 1 的上界:(这里的x2是一个固定的常数了)
\[0<x_n\le x_2<1\]
于是
\[0<x_n^{n+1}\le x_2^{n+1}\to0\]
由夹逼定理得
\[x_n^{n+1}\to0\]
对于极坐标系下的一类式子不好求出x,y下的表达式或表达式难看时¶
考虑当作参数方程极坐标求切线,本质是参数方程求导。参数不一定非得是\[(\theta)\],用 \(r\) 也行;哪个方便用哪个。一般 \[(r=f(\theta))\] 时直接用\[(\theta)\] 最自然。
求旋转体一般方法的r不好判断时¶
以后遇到“到旋转轴的距离正负不好判断”时,优先考虑用垂直于旋转轴的截面微元法,因为体积用的是半径平方 \(R^2\),很多时候可以直接利用原方程里的平方,避免开根号和判断上下支。
对于内外极限嵌套¶

不难看出需要考虑的地方有x = 0处以及x != 0。
当x != 0时可以求出关于x的表达式。
当x = 0是是无定义的,但是当x -> 0时由上面的表达式可知,极限存在。因此选B。
证明大小关系:优先考虑作差¶
做差后可能出现\(b-a\)、\(f(b)-f(a)\) 等结构,要想到拉格朗日中值定理。
\[\boxed{\text{证明 }A>B\text{ 时,可以优先考虑证明 }A-B>0}\]
或者,构造函数,求导也可。
二阶导数与曲线弯曲程度¶
若曲线 y = f(x) 在 x0 处的切线为 y = g(x),则(泰勒展开,前两项为g)
\[f(x)-g(x) = \frac12 f''(x_0)(x-x_0)^2 + o((x-x_0)^2)\]
因此:
f''(x0) < 0:曲线在切线下方,上凸。f''(x0) > 0:曲线在切线上方,下凸。- 在同点、同切线的情况下,
|f''(x0)|越大,曲线偏离切线越快,弯曲越明显。
严格来说,曲率为
\[\kappa= \frac{|f''(x)|}{[1+(f'(x))^2]^{3/2}}\]
所以只有在斜率相同的情况下,才能直接用 |f''| 比较弯曲程度。
微分方程题中未给出一阶导信息¶
通常暗示带着C1接着算,不要放弃
二重积分但给出参数方程¶
以此题为例:

参数换元中 y(x) = 1 − cos t 的理解(重点)¶
已知摆线的参数方程:
\[x=t-\sin t,\quad y=1-\cos t\]
1. 首先明确两个函数的区别:
- \(y(x)\):以横坐标 x 为自变量,表示曲线上对应的纵坐标。
- \(Y(t)=1-\cos t\):以参数 t 为自变量,表示曲线上对应的纵坐标。
2. 为什么换元后 y(x) 可以替换成 1 − cos t?
因为参数方程中的 x、y 描述的是同一个点。
当参数为 t 时,这个点的坐标是:
\[(t-\sin t,\ 1-\cos t)\]
因此,当横坐标 \(x=t-\sin t\) 时,对应的纵坐标一定是 \(1-\cos t\)。
也就是:
\[\boxed{y(t-\sin t)=1-\cos t}\]
一般方法¶
第一步:先对 y 积分。
设曲线上边界为 y = f(x),则:
\[\begin{aligned} I&=\int_0^{2\pi}dx\int_0^{f(x)}(x+2y)\,dy\\ &=\int_0^{2\pi}[xf(x)+f^2(x)]\,dx \end{aligned}\]
第二步:利用参数方程换元。
因为 x = t − sin t,所以:
\[f(t-\sin t)=1-\cos t\]
\[dx=(1-\cos t)\,dt\]
第三步:代入并计算。 \[I=\int_0^{2\pi}[(t-\sin t)(1-\cos t)^2+(1-\cos t)^3]dt\]
\[\boxed{I=3\pi^2+5\pi}\]
注意:参数 t 只描述边界,不能直接把二重积分中的 dx、dy 都换成 dt。应先积掉一个变量,再进行参数换元。
形心法¶
适用条件:区域形状规则、容易确定形心位置和面积,且被积函数为 x、y 或 ax + by。
设区域 D 的面积为 S,形心坐标为 \((\bar{x},\bar{y})\),则:
\[\boxed{ \begin{aligned} \iint_D x\,dxdy&=\bar{x}S\\ \iint_D y\,dxdy&=\bar{y}S \end{aligned} }\]
因此:
\[\boxed{\iint_D(ax+by)\,dxdy=(a\bar{x}+b\bar{y})S}\]
定积分求面积¶
若目标面积中存在熟悉几何可直接用公式写出面积,避免积分,减少运算错误

递推数列:证明收敛并求极限¶
1. 证明正性或有界性
若题目只给出首项的性质,可以考虑数学归纳法:
归纳基础 → 假设第 n 项成立 → 证明第 n+1 项成立 → 得出结论。
注意:除以某个变量前,必须确保其不为 0。
2. 证明单调性
常用方法:
- 作差法:比较相邻两项之差。
- 作商法:正项数列比较相邻两项之商。
- 构造函数法:若 \(x_{n+1}=F(x_n)\),可构造 \(g(x)=F(x)-x\),通过求导判断 \(g(x)\) 的符号。
- 中值定理法:出现函数增量时,可考虑拉格朗日中值定理。
注意: \(g'(x)\) 的符号只能判断 \(g(x)\) 的单调性,还需结合函数值或边界极限判断 \(g(x)\) 的正负。
3. 证明收敛并求极限
单调有界 → 极限存在 → 设极限 → 代入递推式 → 求解并验证极限值的唯一性。
函数凹凸性与定积分放缩¶
1. 弦线放缩
- f''(x) > 0:曲线位于两端点连成的弦下方。
- f''(x) < 0:曲线位于两端点连成的弦上方。
设区间为 [a,b],两端点为 (a,f(a))、(b,f(b))。
连接两端点得到弦线:
\[L(x)=f(a)+\frac{f(b)-f(a)}{b-a}(x-a)\]
当 f''(x) > 0 时,在区间内部:
\[f(x)<L(x)\]
从而:
\[\boxed{\int_a^b f(x)\,dx<\frac{b-a}{2}[f(a)+f(b)]}\]
当 f''(x) < 0 时,不等号反向。
2. 解题思路
已知函数凹凸性、若干点的函数值,需要比较定积分大小时:
判断凹凸性 → 连接已知点构造弦线 → 建立函数不等式 → 两边积分。
若已知多个函数值,可分段构造弦线,再将各段积分相加。
3. 注意区分
当 f''(x) > 0 时:
- 曲线在弦线下方。
- 曲线在切线的上方。
伯努利微分方程¶
标准形式¶
y' + P(x)y = Q(x)y^n^(n ≠ 0,1)
核心思想:通过变量代换,将非线性方程化为一阶线性微分方程。
通用解法¶
两边除以 y^n^(y ≠ 0):
\[\frac{y'}{y^n}+P(x)y^{1-n}=Q(x)\]
令:
\[u=y^{1-n},\quad u'=(1-n)y^{-n}y'\]
原方程化为:
\[\boxed{u'+(1-n)P(x)u=(1-n)Q(x)}\]
再按一阶线性微分方程求解,最后换回 y。
注意事项¶
- n 为正数或负数,代换公式相同。
- n = 0 或 1 时,原方程本身就是线性方程。
- n 为正整数时,除以 y^n^ 可能漏掉零解,需要单独检查。
- n 为负数时,原方程要求 y ≠ 0。
记忆:除以 y^n^ → 凑出 y^(1−n)^ 的导数 → 转化为一阶线性方程。
例:伯努利方程除以 yⁿ 时可能漏掉零解¶
已知:
\[y'+y=y^2\]
解得:
\[y=\frac{1}{1+Ce^x}\]
检查零解:
将 \(y=0\) 代入原方程,左右两边均为 0,成立。
结论:\(y=0\) 也是原方程的解,但在除以 \(y^2\) 时被漏掉了。
有理函数积分:部分分式分解(留数法)¶
基本思路¶
先将分母因式分解,再设部分分式。
- 一次因子 (x−a):分子设为常数 A。
- 重复因子 (x−a)²:设 A/(x−a) + B/(x−a)²。
- 不可约二次因子:如 x²+px+q,分子设为 Cx+D。
留数法求重复因子的系数¶
设:
\[\frac{P(x)}{(x-a)^2Q(x)} =\frac{A}{x-a}+\frac{B}{(x-a)^2}+\text{其余项}\]
令
\[g(x)=\frac{P(x)}{Q(x)},\quad Q(a)\ne 0\]
则:
\[\boxed{B=g(a),\qquad A=g'(a)}\]
操作步骤:
- 两边乘以 (x−a)²,令 x=a,求 B。
- 在上一步的等式两边求导,再令 x=a,求 A。
- 剩余未知系数通过通分、展开、比较系数求出。
推广到更高次重复因子¶
对于 (x−a)³:
\[\frac{A}{x-a}+\frac{B}{(x-a)^2}+\frac{C}{(x-a)^3}\]
遮盖后令相应函数为 g(x),则:
\[\boxed{C=g(a),\quad B=g'(a),\quad A=\frac{g''(a)}{2!}}\]
规律:从最高次分母开始,依次求导,注意除以阶乘。
解题流程¶
分母因式分解 → 设部分分式 → 遮盖代入 → 求导代入 → 比较系数(用于求其余项部分) → 分别积分。
注意:若分子次数大于或等于分母次数,必须先做多项式除法。
二重积分:极坐标积分区域的确定¶
同时还可搭配对称性奇偶性
基本方法¶
将区域不等式转换为极坐标,分别确定:
- θ 的范围:射线的方向。
- r 的范围:射线上积分区域的起点和终点。
能直接通过不等式确定积分限,就不必画图。
需要特别注意的情况¶
- 多个边界: 比较径向上下界,必要时分段积分。
- 存在空洞: r 不一定从 0 开始。
- 区域不连通: 同一方向上可能存在多个 r 区间,需要拆分积分。
核心原则¶
画图的目的不是准确画出曲线,而是判断 r 的范围及是否需要分段。
sinx 和 cosx的k次方¶

换元,联立消元思想¶

圆盘/圆环法、薄壳法¶
此处以关于x轴旋转为例
如果是dx的话就是圆盘/圆环,dx充当厚度。
如果是dy的话,一条线绕着x轴转一圈得到是一个圆柱体薄壳,dy是他的厚度,因此dV = 底面周长 * 高度 * dy
特殊形式构造函数¶
\[f''(\xi)+f'(\xi)=c \quad\Rightarrow\quad F(x)=e^x[f'(x)-c]\]
\[F'(x)=e^x[f''(x)+f'(x)-c]\]
全微分本质¶
对于二元函数 f(x,y):
df = fₓ dx + fᵧ dy
可以理解为:
- fₓ:对第一个位置求偏导
- fᵧ:对第二个位置求偏导
- dx、dy:两个自变量各自的微小变化
变量名本身不重要。
如果改写成 f(u,v),则:
df = fᵤ du + fᵥ dv
本质完全相同。
定积分定义与黎曼和¶
基本形式¶
定积分的黎曼和:
∫ₐᵇ f(x)dx = lim Σ f(ξₖ)Δx
对于 n 等分区间:
- 小区间长度:Δx = (b−a)/n
- 求和项数:n 项
- 取样点 ξₖ:位于对应的小区间内
常见取样点¶
对于 [0,1] 上的定积分:
| 取样方式 | 取样点 ξₖ |
|---|---|
| 左端点 | (k−1)/n |
| 右端点 | k/n |
| 中点 | (2k−1)/(2n) |
| 任意点 | 位于第 k 个小区间内 |
上述取样方式对应的标准黎曼和均乘以 1/n,求和范围为 k = 1 到 n。
注意:取样点不一定是端点,相邻取样点的间距也不一定等于 Δx。
判断黎曼和的方法¶
方法一:直接识别
- 看求和项数,确定区间分割。
- 看外部系数,判断是否为 Δx。
- 看内部取样点,判断是否位于对应小区间。
- 检查最大区间长度是否趋于 0,以及是否覆盖整个积分区间。
方法二:调整系数
当外部系数与标准黎曼和不一致时,可以提取常数,凑成标准形式。
例如,n 项求和、取中点时:
Σ f((2k−1)/(2n)) × 1/(2n)
= 1/2 × Σ f((2k−1)/(2n)) × 1/n
取极限后,原式就是对应定积分的 1/2。
核心:先凑成标准黎曼和,提取的常数保留在定积分外面。
选择题快速排除¶
可尝试取特殊函数 f(x) = 1:
- 定积分 = b−a
- 黎曼和 = 所有权重之和
若两者不等,直接排除;相等则还需进一步判断。
一句话总结¶
识别黎曼和:看项数、看系数、看取样点;系数不匹配时,提取常数凑标准黎曼和。
高阶常系数齐次线性微分方程¶
基本解法¶
对于常系数齐次线性微分方程,先写出特征方程,再根据特征根的类型确定通解。
解题步骤:
- 写出特征方程。
- 因式分解,求出所有特征根(包括复根)。
- 判断根是单根、重根还是共轭复根。
- 根据特征根写出通解。
特征根与通解的对应关系¶
| 特征根 | 对应通解部分 |
|---|---|
| 单实根 r | Ceʳˣ |
| 二重实根 r | (C₁+C₂x)eʳˣ |
| 三重实根 r | (C₁+C₂x+C₃x²)eʳˣ |
| 共轭复根 α±βi | eᵅˣ(C₁cosβx+C₂sinβx) |
若有多组不同的特征根,将各组对应的解相加。
三阶特征方程的常见陷阱¶
r³ = a³ 不代表 a 是三重根。
利用立方差公式:
r³ − a³ = (r−a)(r²+ar+a²)
因此,当 a ≠ 0 时,有三个不同的特征根:
- r₁ = a
- r₂ = −a/2 + (√3a/2)i
- r₃ = −a/2 − (√3a/2)i
而真正的三重根 a 对应:
(r−a)³ = 0
连续,保号性/保序性,单调,凹凸一条龙¶
保号性/保序性¶
核心记忆:
- 极限严格 → 邻域严格。
- 极限非严格 → 邻域无法直接判断。
- 邻域严格 → 极限只能保证非严格。
- 邻域非严格 → 极限非严格。
注: - 附近即邻域,极限性质中通常指去心邻域。 - 保序性 = 对 f(x)−g(x) 使用保号性。 - 默认极限存在且有限。
连续性与邻域¶
- 连续 ⇒ 函数在该点的极限等于函数值。
- 连续且 f(x₀) > 0(或 < 0)⇒ 某邻域内保持同号。
- 连续但 f(x₀) = 0 ⇒ 无法直接判断邻域符号。
- f''(x₀) 存在 ⇒ f'(x) 在 x₀ 处连续。
导数与单调性¶
单调性对导数的要求¶
设 f(x) 在区间内可导。
- f(x) 严格递增 ⇒ f'(x) ≥ 0,不一定 > 0。
- f(x) 严格递减 ⇒ f'(x) ≤ 0,不一定 < 0。
注意: 导数允许在无穷多个点等于0(不要求是孤立零点),但不能在任何非零长度的子区间内恒为0。
反过来,若 f'(x) ≥ 0,且不在任何非零长度的子区间内恒为0,则 f(x) 严格递增;递减同理。
某一点导数的正负¶
设 f(x) 在 x₀ 处可导。
| 已知条件 | 可以推出 |
|---|---|
| f'(x₀) > 0 | 左侧附近 f(x) < f(x₀),右侧附近 f(x) > f(x₀) |
| f'(x₀) < 0 | 左侧附近 f(x) > f(x₀),右侧附近 f(x) < f(x₀) |
| f'(x₀) = 0 | 无法直接判断附近函数值大小及单调性 |
注意:仅知道某一点导数的正负,不能保证整个邻域内单调。
若增加导数连续的条件:
- f'(x₀) > 0,且 f' 在 x₀ 处连续 ⇒ 某邻域内严格递增。
- f'(x₀) < 0,且 f' 在 x₀ 处连续 ⇒ 某邻域内严格递减。
原理:连续性 → 极限保号性 → 邻域内导数保持同号 → 单调性。
二阶导数与凹凸性¶
| 条件 | 结论 |
|---|---|
| f''(x) > 0 | 图像呈 ∪,严格凸 |
| f''(x) < 0 | 图像呈 ∩,严格凹 |
| f''(x) ≥ 0 | 凸(允许直线段) |
| f''(x) ≤ 0 | 凹(允许直线段) |
以上均指区间内处处成立,凹凸命名采用凸分析约定。
- f''(x₀) > 0 且 f'' 在 x₀ 连续 ⇒ 某邻域内呈 ∪。
- f''(x₀) = 0 ⇒ 不一定是拐点。
总结:一点推广到邻域,优先考虑连续性 + 局部保号性。
利用反函数判断数列极限¶
设 xₙ 的取值位于有界闭区间 I,f(x) 在 I 上连续且严格单调,则:
\[\lim_{n\to\infty}f(x_n)\text{ 存在} \iff \lim_{n\to\infty}x_n\text{ 存在}\]
原理: 连续且严格单调 ⇒ 存在连续反函数。
\[\lim_{n\to\infty}f(x_n)=A \implies \lim_{n\to\infty}x_n=f^{-1}(A)\]
注意事项¶
- 连续性:内层收敛 ⇒ 外层收敛。
- 严格单调性:保证反函数存在,可反推内层极限。
- 不严格单调:不同自变量可能对应同一函数值,不能直接反推。
- 必须检查取值区间;无界区间上仅有连续且严格单调还不够。
核心记忆:
- 内层 → 外层:看连续性。
- 外层 → 内层:看能否使用连续反函数。