mirror of
https://github.com/Didnelpsun/Math.git
synced 2026-02-07 12:34:41 +08:00
更新
This commit is contained in:
Binary file not shown.
@@ -53,7 +53,7 @@
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}求$\lim\limits_{x\to\infty}\left(\dfrac{3+x}{6+x}\right)^{\frac{x-1}{2}}$。\medskip
|
||||
|
||||
解:$=\lim\limits_{x\to\infty}\left(1-\dfrac{3}{6+3}\right)^{\frac{6+x}{-3}\cdot\frac{-3}{6+x}\cdot\frac{x-1}{2}}=\lim\limits_{x\to\infty}e^{\frac{-3}{6+x}\cdot\frac{x-1}{2}}=\lim\limits_{x\to\infty}e^{-\frac{3}{2}\cdot\frac{x-1}{x+6}}=e^{-\frac{3}{2}}$。\medskip
|
||||
解:$=\lim\limits_{x\to\infty}\left(1-\dfrac{3}{6+x}\right)^{\frac{6+x}{-3}\cdot\frac{-3}{6+x}\cdot\frac{x-1}{2}}=\lim\limits_{x\to\infty}e^{\frac{-3}{6+x}\cdot\frac{x-1}{2}}=\lim\limits_{x\to\infty}e^{-\frac{3}{2}\cdot\frac{x-1}{x+6}}=e^{-\frac{3}{2}}$。\medskip
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}求$\lim\limits_{x\to\infty}\left(\dfrac{2x+3}{2x+1}\right)^{x+1}$。\medskip
|
||||
|
||||
@@ -434,6 +434,20 @@ $=\lim\limits_{x\to 0}\dfrac{-x-\dfrac{x^2}{2}+tx^2+x}{x^2}=\lim\limits_{x\to 0}
|
||||
|
||||
$\therefore\lim\limits_{x\to 0}t=\lim\limits_{x\to 0}\dfrac{f(x)-1}{x}=\dfrac{1}{2}$。
|
||||
|
||||
如果是已知值中含有目标值的关系式,可以将已知值作为一个整体来换算为目标值。
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}已知$\lim\limits_{n\to\infty}(a_n+b_n)=1$,$\lim\limits_{n\to\infty}(a_n-b_n)=3$,求出$\{a_n\}$,$\{b_n\}$的极限值。
|
||||
|
||||
解:设$u_n=a_n+b_n$,$v_n=a_n-b_n$,则$\lim\limits_{n\to\infty}u_n=1$,$\lim\limits_{n\to\infty}v_n=3$。
|
||||
|
||||
根据极限运算规则,若$u_n$、$v_n$存在极限,则$u_n+v_n$、$u_n-v_n$也存在极限。
|
||||
|
||||
且$\lim\limits_{n\to\infty}(u_n+v_n)=\lim\limits_{n\to\infty}u_n+\lim\limits_{n\to\infty}v_n=1+3=4$,$\lim\limits_{n\to\infty}(u_n-v_n)=\lim\limits_{n\to\infty}u_n-\lim\limits_{n\to\infty}v_n=1-3=-2$。
|
||||
|
||||
且$a_n=\dfrac{1}{2}(u_n+v_n)$,$b_n=\dfrac{1}{2}(u_n-v_n)$,所以$\{a_n\}$、$\{b_n\}$极限存在。
|
||||
|
||||
$\lim\limits_{n\to\inf}a_n=\dfrac{1}{2}\times4=2$,$\lim\limits_{n\to\infty}b_n=\dfrac{1}{2}\times(-2)=-1$。
|
||||
|
||||
\subsubsection{关系转换}
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}如果$\lim\limits_{x\to 0}\dfrac{x-\sin x+f(x)}{x^4}$存在,则$\lim\limits_{x\to 0}\dfrac{x^3}{f(x)}$为常数多少?
|
||||
@@ -613,9 +627,9 @@ $\therefore\lim\limits_{x\to+\infty}f(x^{\frac{1}{x}})=f(1)=1$。
|
||||
|
||||
\subsection{迭代式数列}
|
||||
|
||||
\subsubsection{数列表达式}
|
||||
\subsubsection{简单递推表达式}
|
||||
|
||||
最重要的是将迭代式进行变形。
|
||||
最重要的是将递推式进行变形。这种递推式都是比较简单的,$a_n$和$a_{n+1}$都是一次的。
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}数列$\{a_n\}$满足$a_0=0,a_1=1,2a_{n+1}=a_n+a_{n-1},n=1,2,\cdots$。计算$\lim\limits_{n\to\infty}a_n$。
|
||||
|
||||
@@ -643,6 +657,8 @@ $\therefore\lim\limits_{n\to\infty}a_n=\dfrac{2}{3}$
|
||||
|
||||
单调有界的数列必有极限。需要证明单调性和有界性,然后对式子求极限就能求出目标极限。
|
||||
|
||||
\paragraph{通项公式} \leavevmode \medskip
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}$x_0=0$,$x_n=\dfrac{1+2x_{n-1}}{1+x_{n-1}}(n\in N*)$,求$\lim\limits_{n\to\infty}x_n$。\medskip
|
||||
|
||||
解:首先应该知道数列的趋向都是趋向正无穷。
|
||||
@@ -669,7 +685,9 @@ $\lim\limits_{n\to\infty}x_n=\lim\limits_{n\to\infty}\dfrac{1+2x_{n-1}}{1+x_{n-1
|
||||
|
||||
$\therefore\lim\limits_{n\to\infty}x_n=\dfrac{1+\sqrt{5}}{2}$。
|
||||
|
||||
而许多题目只给出样子,连通项公式都不会给出。\medskip
|
||||
\paragraph{复杂递推公式} \leavevmode \medskip
|
||||
|
||||
许多题目只给出样子,连通项公式都不会给出,只会给出一个复杂递推公式,其中包括开根号,倒数,甚至只是举例。这种题目就必须使用单调有界准则来完成,甚至还需要其他的技巧。\medskip
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}求出数列$\sqrt{2}$,$\sqrt{2+\sqrt{2}}$,$\sqrt{2+\sqrt{2+\sqrt{2}}}$$\cdots$的极限。
|
||||
|
||||
@@ -691,4 +709,20 @@ $x_{n+1}-x_n=\sqrt{2+x_n}-x_n=\dfrac{2+x_n-x_n^2}{\sqrt{2+x_n}+x_n}=\dfrac{-(x_n
|
||||
|
||||
从而$a^2=2+a$,得出$a=2$(根据极限的保号性$-1$被舍去)。
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}已知数列$\{a_n\}$满足$a_1=a$($a>0$),$a_{n+1}=\dfrac{1}{2}\left(a_n+\dfrac{2}{a_n}\right)$,证明极限$\lim\limits_{n\to\infty}a_n$存在,并求其值。
|
||||
|
||||
证明:由于$a>0$,根据$a_{n+1}$表达式所以$a_n>0$,看到递推表达式的乘积为常数的形式可以想到使用不等式$\dfrac{a+b}{2}\geqslant\sqrt{ab}$来转换:$a_{n+1}=\dfrac{1}{2}\left(a_n+\dfrac{2}{a_n}\right)\geqslant\sqrt{2}$。
|
||||
|
||||
即$\{a_n\}$有下界$\sqrt{2}$。
|
||||
|
||||
又将通项相减得到相邻两项关系:$a_{n+1}-a_n=\dfrac{1}{a_n}-\dfrac{a_n}{2}=\dfrac{2-a_n^2}{2a_n}\leqslant0$($n\geqslant2$)。
|
||||
|
||||
所$\{a_n\}$单调递减。
|
||||
|
||||
由单调有界准则,${a_n}$存在极限$A$,且$A\geqslant\sqrt{2}$。
|
||||
|
||||
对于关系式两边取极限$a_{n+1}=\dfrac{1}{2}\left(a_n+\dfrac{2}{a_n}\right)$,则$A=\dfrac{1}{2}\left(A+\dfrac{2}{A}\right)$。
|
||||
|
||||
解得$A=\sqrt{2}$,即$\lim\limits_{n\to\infty}a_n=\sqrt{2}$。
|
||||
|
||||
\end{document}
|
||||
|
||||
Binary file not shown.
@@ -53,64 +53,10 @@
|
||||
|
||||
基本初等函数包括:常数函数、幂函数、指数函数、对数函数、三角函数、反三角函数。
|
||||
|
||||
\subparagraph{反函数} \leavevmode \medskip
|
||||
|
||||
反函数的求法:
|
||||
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item 求值域。
|
||||
\item 求解。(用$y$表示$x$)
|
||||
\item 互换$xy$。
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
已知$f(f^{-1}(x))=x$,$f^{-1}(f(x))=x$。为什么是这样?可以验算一下。
|
||||
|
||||
已知$y=e^x$和$y=\ln x$是一对反函数,$y=\ln e^x=f^{-1}(f(x))=x$。
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}若函数$y=f(x)$的反函数为$y=f^{-1}(x)$,则求$y=f(2x-1)+1$的反函数的解析式。
|
||||
|
||||
解:整理$y=f(2x-1)+1$,得到$f(2x-1)=y-1$,所以求反函数就是交换$xy$。
|
||||
|
||||
这里将$2x-1$当作$x$,$y-1$当作$y$,所以得到反函数$2x-1=f^{-1}(y-1)$。
|
||||
|
||||
所以得到$x=\dfrac{f^{-1}(y-1)+1}{2}$。
|
||||
|
||||
所以交换表示方法其反函数就是$y=\dfrac{f^{-1}(x-1)+1}{2}$。
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}已知$f(x)=\dfrac{1}{1-x^2}$($x<-1$),求$f^{-1}(-\dfrac{1}{3})$。
|
||||
|
||||
解:由于是反函数,所以$x$对应$y$,$y$对应$x$。
|
||||
|
||||
求$f^{-1}(-\dfrac{1}{3})$的值,对应反函数的$x=-\dfrac{1}{3}$,$y=f^{-1}(-\dfrac{1}{3})$的值。
|
||||
|
||||
即求原函数的$y=-\dfrac{1}{3}$,$x=f(-\dfrac{1}{3})$的值。
|
||||
|
||||
所以$\dfrac{1}{1-x^2}=-\dfrac{1}{3}$求$x$的值。
|
||||
|
||||
即$1-x^2=-3$,$x=\pm2$,又$x<-1$,则$x=-2$。
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}已知$f(x)=\dfrac{1-2x}{1+x}$,函数$g(x)$的图像与函数$y=f^{-1}(x+1)$的图像关于$y=x$对称,求$g(5)$。
|
||||
|
||||
解:由于函数$g(x)$的图像与函数$y=f^{-1}(x+1)$的图像关于$y=x$对称,所以$g(x)$与$f^{-1}(x+1)$也是反函数。
|
||||
|
||||
所以要求$g(x)$,就要求$f^{-1}(x+1)$。
|
||||
|
||||
$\because y=f^{-1}(x+1)$,$\therefore x+1=f(y)$,$x=f(y)-1$,即$y=f(x)-1$。
|
||||
|
||||
$\therefore g(x)=y=f(x)-1$,$g(5)=f(5)-1=-\dfrac{5}{2}$。
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}已知$f(x)=\dfrac{1}{2}(x^2+\sqrt{x+1})$($x\geqslant0$)的反函数为$f^{-1}(x)$,求不等式$f^{-1}(x+1)>3$的解集。
|
||||
|
||||
解:当$x\geqslant0$时,$f(x)$明显是一个单调递增函数,所以根据反函数性质,其反函数在这个区间上增减性不变也是递增的。
|
||||
|
||||
$f(0)=\dfrac{1}{2}$,即$f^{-1}(x)$在定义域$[\dfrac{1}{2},+\infty)$上也是递增函数。
|
||||
|
||||
又$f^{-1}(x+1)>3$,对其求反函数:$f(f^{-1}(x+1))>f(3)$,即$x+1>f(3)$,且$x+1\geqslant\dfrac{1}{2}$,得出$x>\dfrac{9}{2}$。
|
||||
|
||||
\subparagraph{常数函数} \leavevmode \medskip
|
||||
|
||||
\begin{minipage}{0.35\linewidth}
|
||||
$y=A$,A为常数,图像平行于x轴。
|
||||
$y=A$,$A$为常数,图像平行于$x$轴。
|
||||
\end{minipage}
|
||||
\hfill
|
||||
\begin{minipage}{0.55\linewidth}
|
||||
@@ -1080,7 +1026,7 @@ $\tan(\alpha\pm\beta)=\dfrac{\tan\alpha\pm\tan\beta}{1\mp\tan\alpha\tan\beta},\c
|
||||
|
||||
\subsubsection{积化和差公式}
|
||||
|
||||
和差化积与积化和差不需要背。
|
||||
和差化积与积化和差不需要背,都是和差公式的推导。
|
||||
|
||||
$\sin\alpha\cos\beta=\dfrac{1}{2}[\sin(\alpha+\beta)+\sin(\alpha-\beta)],\cos\alpha\sin\beta=\dfrac{1}{2}[\sin(\alpha+\beta)-\sin(\alpha-\beta)]$。
|
||||
|
||||
@@ -1092,7 +1038,13 @@ $\sin\alpha+\sin\beta=2\sin\dfrac{\alpha+\beta}{2}\cos\dfrac{\alpha-\beta}{2},\s
|
||||
|
||||
$\cos\alpha+\cos\beta=2\cos\dfrac{\alpha+\beta}{2}\cos\dfrac{\alpha-\beta}{2},\cos\alpha-\cos\beta=-2\sin\dfrac{\alpha+\beta}{2}\sin\dfrac{\alpha-\beta}{2}$。
|
||||
|
||||
推理和差化积公式:
|
||||
推理和差化积公式,如第一个:
|
||||
|
||||
$\sin\alpha+\sin\beta=\sin\left(\dfrac{\alpha+\beta}{2}+\dfrac{\alpha-\beta}{2}\right)+\sin\left(\dfrac{\alpha+\beta}{2}-\dfrac{\alpha-\beta}{2}\right)=$
|
||||
|
||||
$\sin\dfrac{\alpha+\beta}{2}\cos\dfrac{\alpha-\beta}{2}+\cos\dfrac{\alpha+\beta}{2}\sin\dfrac{\alpha-\beta}{2}+\sin\dfrac{\alpha+\beta}{2}\cos\dfrac{\alpha-\beta}{2}$
|
||||
|
||||
$-\cos\dfrac{\alpha+\beta}{2}\sin\dfrac{\alpha-\beta}{2}=2\sin\dfrac{\alpha+\beta}{2}\cos\dfrac{\alpha-\beta}{2}$
|
||||
|
||||
\subsubsection{万能公式}
|
||||
|
||||
@@ -1100,6 +1052,26 @@ $\cos\alpha+\cos\beta=2\cos\dfrac{\alpha+\beta}{2}\cos\dfrac{\alpha-\beta}{2},\c
|
||||
|
||||
若$u=\tan\dfrac{x}{2}(-\pi<x<\pi)$,则$\sin x=\dfrac{2u}{1+u^2},\cos x=\dfrac{1-u^2}{1+u^2}$。
|
||||
|
||||
\subsubsection{辅助角公式}
|
||||
|
||||
$a\sin x+b\cos x=\sqrt{a^2+b^2}\sin(x+\phi)$,$\sin\phi=\dfrac{b}{\sqrt{a^2+b^2}}$,$\cos\phi=\dfrac{a}{\sqrt{a^2+b^2}}$。
|
||||
|
||||
\subsubsection{正弦定理}
|
||||
|
||||
$\dfrac{a}{\sin A}=\dfrac{b}{\sin B}=\dfrac{c}{\sin C}$。
|
||||
|
||||
\subsubsection{余弦定理}
|
||||
|
||||
$a^2=b^2+c^2-2bc\cos A$,$b^2=a^2+c^2-2ac\cos B$,$c^2=a^2+b^2-2ab\cos C$。
|
||||
|
||||
\subsubsection{三角形面积公式}
|
||||
|
||||
$S_{\vartriangle ABC}=\dfrac{1}{2}bc\sin A=\dfrac{1}{2}ac\sin B=\dfrac{1}{2}ab\sin C$。
|
||||
|
||||
\subsubsection{海伦公式}
|
||||
|
||||
$S_{\vartriangle ABC}=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}$,$p=\dfrac{a+b+c}{2}$。
|
||||
|
||||
\subsection{反三角函数}
|
||||
|
||||
因为只有单调函数才有反函数,所以对于三角函数必须选取其单调区间才有反函数。一般只讨论三角函数在其主值区间上的反函数(主值区间即包括锐角最大的单调区间)。
|
||||
|
||||
Binary file not shown.
@@ -66,20 +66,126 @@ $\delta$邻域的几何意义:以$P_0(x_0,y_0)$为中心,以$\delta>0$为半
|
||||
|
||||
\subsection{函数的概念}
|
||||
\subsubsection{函数}
|
||||
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item 函数即$y=f(x),x\in D$,x为自变量,y为因变量,D为定义域
|
||||
\item 一个x对应一个y,一个y可能对应多个x。
|
||||
\item 函数即$y=f(x),x\in D$,$x$为自变量,$y$为因变量,$D$为定义域。
|
||||
\item 一个$x$对应一个$y$,一个$y$可能对应多个$x$。
|
||||
\end{itemize}
|
||||
\subsubsection{反函数}
|
||||
|
||||
$y=f(x)$,定义域为$D$,值域为$R$,若对于每一个$y\in R$,必然存在$x\in D$使$y=f(x)$成立,则可以定义一个新函数$x=\psi(y)$,这个函数就是$y=f(x)$的\textbf{反函数},一般记作$x=f^{-1}(y)$,其定义域为$R$,值域为$D$,对于反函数,原来的函数称为\textbf{直接函数}。
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item \textcolor{red}{严格单调}函数必然有反函数,即函数导数恒正或恒负必然有反函数。
|
||||
\item $x=f^{-1}(y)$与$y=f(x)$在同一坐标系中完全重合。
|
||||
\item $y=f^{-1}(x)$与$y=f(x)$关于$y=x$对称。
|
||||
\item $f[f^{-1}(x)]$或$f[\psi(x)]$变为x,称为湮灭。
|
||||
\item $f[f^{-1}(x)]$($f[\psi(x)]$)或$f^{-1}[f(x)]=x$($\psi[f(x)]$)变为$x$,称为湮灭。
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
可以验算一下性质四。
|
||||
|
||||
已知$y=e^x$和$y=\ln x$是一对反函数,$y=\ln e^x=f^{-1}(f(x))=x$。
|
||||
|
||||
反函数的求法:
|
||||
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item 求值域。
|
||||
\item 求解。(用$y$表示$x$)
|
||||
\item 互换$xy$。
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}若函数$y=f(x)$的反函数为$y=f^{-1}(x)$,则求$y=f(2x-1)+1$的反函数的解析式。
|
||||
|
||||
解:整理$y=f(2x-1)+1$,得到$f(2x-1)=y-1$,所以求反函数就是交换$xy$。
|
||||
|
||||
这里将$2x-1$当作$x$,$y-1$当作$y$,所以得到反函数$2x-1=f^{-1}(y-1)$。
|
||||
|
||||
所以得到$x=\dfrac{f^{-1}(y-1)+1}{2}$。
|
||||
|
||||
所以交换表示方法其反函数就是$y=\dfrac{f^{-1}(x-1)+1}{2}$。
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}已知$f(x)=\dfrac{1}{1-x^2}$($x<-1$),求$f^{-1}(-\dfrac{1}{3})$。
|
||||
|
||||
解:由于是反函数,所以$x$对应$y$,$y$对应$x$。
|
||||
|
||||
求$f^{-1}(-\dfrac{1}{3})$的值,对应反函数的$x=-\dfrac{1}{3}$,$y=f^{-1}(-\dfrac{1}{3})$的值。
|
||||
|
||||
即求原函数的$y=-\dfrac{1}{3}$,$x=f(-\dfrac{1}{3})$的值。
|
||||
|
||||
所以$\dfrac{1}{1-x^2}=-\dfrac{1}{3}$求$x$的值。
|
||||
|
||||
即$1-x^2=-3$,$x=\pm2$,又$x<-1$,则$x=-2$。
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}已知$f(x)=\dfrac{1-2x}{1+x}$,函数$g(x)$的图像与函数$y=f^{-1}(x+1)$的图像关于$y=x$对称,求$g(5)$。
|
||||
|
||||
解:由于函数$g(x)$的图像与函数$y=f^{-1}(x+1)$的图像关于$y=x$对称,所以$g(x)$与$f^{-1}(x+1)$也是反函数。
|
||||
|
||||
所以要求$g(x)$,就要求$f^{-1}(x+1)$。
|
||||
|
||||
$\because y=f^{-1}(x+1)$,$\therefore x+1=f(y)$,$x=f(y)-1$,即$y=f(x)-1$。
|
||||
|
||||
$\therefore g(x)=y=f(x)-1$,$g(5)=f(5)-1=-\dfrac{5}{2}$。
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}已知$f(x)=\dfrac{1}{2}(x^2+\sqrt{x+1})$($x\geqslant0$)的反函数为$f^{-1}(x)$,求不等式$f^{-1}(x+1)>3$的解集。
|
||||
|
||||
解:当$x\geqslant0$时,$f(x)$明显是一个单调递增函数,所以根据反函数性质,其反函数在这个区间上增减性不变也是递增的。
|
||||
|
||||
$f(0)=\dfrac{1}{2}$,即$f^{-1}(x)$在定义域$[\dfrac{1}{2},+\infty)$上也是递增函数。
|
||||
|
||||
又$f^{-1}(x+1)>3$,对其求反函数:$f(f^{-1}(x+1))>f(3)$,即$x+1>f(3)$,且$x+1\geqslant\dfrac{1}{2}$,得出$x>\dfrac{9}{2}$。
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}求函数$y=f(x)=\ln(x+\sqrt{x^2+1})$的反函数$f^{-1}(x)$的表达式及其定义域。
|
||||
|
||||
解:首先研究$f(x)$本身,因为$\ln(x)$的定义域必然要求大于0,而任意实数$x$都有下面不等式成立:
|
||||
|
||||
$x+\sqrt{x^2+1}>x+\vert x\vert \geqslant 0$,所以$x\in R$。
|
||||
|
||||
而研究其奇偶性:
|
||||
|
||||
$f(-x)=\ln(-x+\sqrt{x^2+1})=\ln(\dfrac{1}{\sqrt{x^2+1}+x})=-\ln(x+\sqrt{x^2+1})=-f(x)$
|
||||
|
||||
所以该函数为奇函数。
|
||||
|
||||
对其求单调性,即通过链式法则求导:
|
||||
|
||||
$\dfrac{\rm{d}\textit{y}}{\rm{d}\textit{x}}=\dfrac{1}{x+\sqrt{x^2+1}}\cdot (1+\dfrac{2x}{2\sqrt{x^2+1}})=\dfrac{1}{\sqrt{x^2+1}}>0$。\medskip
|
||||
|
||||
所以该函数严格单调增。
|
||||
|
||||
然后求$y$的反函数:
|
||||
|
||||
$\because y=\ln(x+\sqrt{x^2+1})$,对于对数函数就要把它变为指数函数:
|
||||
|
||||
$e^y=e^{\ln(x+\sqrt{x^2+1})}=x+\sqrt{x^2+1}$
|
||||
|
||||
$
|
||||
\begin{aligned}
|
||||
\because -y & =-\ln(x+\sqrt{x^2+1}) \\
|
||||
& =\ln(\dfrac{1}{x+\sqrt{x^2+1}}) \\
|
||||
& =\ln(\sqrt{x^2+1}-x) \\
|
||||
e^{-y} & =\sqrt{x^2+1}-x
|
||||
\end{aligned}
|
||||
$
|
||||
|
||||
$
|
||||
\begin{aligned}
|
||||
\therefore e^y-e^{-y} & =2x \\
|
||||
x & =\dfrac{e^y-e^{-y}}{2}
|
||||
\end{aligned}
|
||||
$
|
||||
|
||||
解出了用$x$表示$y$的函数表达$x=f^{-1}(y)$,即反函数,则$f^{-1}(x)=\dfrac{e^x-e^{-x}}{2}$
|
||||
|
||||
这种曲线为一种常见曲线:
|
||||
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item $\dfrac{e^x-e^{-x}}{2}$:双曲正弦。
|
||||
\item $\dfrac{e^x+e^{-x}}{2}$:双曲余弦。(为一种悬链线)
|
||||
\item $\ln(x+\sqrt{x^2+1})$:反双曲正弦。
|
||||
\item $\ln(x+\sqrt{x^2-1})$:反双曲余弦。
|
||||
\end{itemize}
|
||||
|
||||
\subsubsection{复合函数}
|
||||
设$y=f(u)$的定义域为$D_1$,函数$u=g(x)$在$D$上有定义且$g(D)\in D$,则由$y=f[g(x)],x\in D$确定的函数称为由函数$u=g(x)$和函数$y=f(u)$构成的复合函数,定义域为D,u为中间变量。
|
||||
设$y=f(u)$的定义域为$D_1$,函数$u=g(x)$在$D$上有定义且$g(D)\in D$,则由$y=f[g(x)],x\in D$确定的函数称为由函数$u=g(x)$和函数$y=f(u)$构成的复合函数,定义域为$D$,$u$为中间变量。
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}设$f(x)=x^2$,$f[\psi(x)]=-x^2+2x+3$,且$\psi(x)\geqslant 0$,求$\psi(x)$以及定义域与值域。
|
||||
|
||||
@@ -103,58 +209,7 @@ $\therefore\psi(x)\in[0,2]$
|
||||
|
||||
\textcolor{orange}{注意}:$\sqrt{-x^2+2x+3}$为什么最值与$-x^2+2x+3$一致?
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}求函数$y=f(x)=\ln(x+\sqrt{x^2+1})$的反函数$f^{-1}(x)$的表达式及其定义域
|
||||
|
||||
解:首先研究$f(x)$本身,因为$\ln(x)$的定义域必然要求大于0,而任意实数x都有下面不等式成立:
|
||||
|
||||
$x+\sqrt{x^2+1}>x+\vert x\vert \geqslant 0$,所以$x\in R$。
|
||||
|
||||
而研究其奇偶性:
|
||||
|
||||
$f(-x)=\ln(-x+\sqrt{x^2+1})=\ln(\dfrac{1}{\sqrt{x^2+1}+x})=-\ln(x+\sqrt{x^2+1})=-f(x)$
|
||||
|
||||
所以该函数为奇函数。
|
||||
|
||||
对其求单调性,即通过链式法则求导:
|
||||
|
||||
$\dfrac{\rm{d}\textit{y}}{\rm{d}\textit{x}}=\dfrac{1}{x+\sqrt{x^2+1}}\cdot (1+\dfrac{2x}{2\sqrt{x^2+1}})=\dfrac{1}{\sqrt{x^2+1}}>0$。\medskip
|
||||
|
||||
所以该函数严格单调增。
|
||||
|
||||
然后求$y$的反函数:
|
||||
|
||||
$\because y=\ln(x+\sqrt{x^2+1})$
|
||||
|
||||
$e^y=e^{\ln(x+\sqrt{x^2+1})}=x+\sqrt{x^2+1}$
|
||||
|
||||
$
|
||||
\begin{aligned}
|
||||
\because -y & =-\ln(x+\sqrt{x^2+1}) \\
|
||||
& =\ln(\dfrac{1}{x+\sqrt{x^2+1}}) \\
|
||||
& =\ln(\sqrt{x^2+1}-x) \\
|
||||
e^{-y} & =\sqrt{x^2+1}-x
|
||||
\end{aligned}
|
||||
$
|
||||
|
||||
$
|
||||
\begin{aligned}
|
||||
\therefore e^y-e^{-y} & =2x \\
|
||||
x & =\dfrac{e^y-e^{-y}}{2}
|
||||
\end{aligned}
|
||||
$
|
||||
|
||||
解出了用x表示y的函数表达$x=f^{-1}(y)$,即反函数,则$f^{-1}(x)=\dfrac{e^x-e^{-x}}{2}$
|
||||
|
||||
这种曲线为一种常见曲线:
|
||||
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item $\dfrac{e^x-e^{-x}}{2}$:双曲正弦。
|
||||
\item $\dfrac{e^x+e^{-x}}{2}$:双曲余弦。(为一种悬链线)
|
||||
\item $\ln(x+\sqrt{x^2+1})$:反双曲正弦。
|
||||
\item $\ln(x+\sqrt{x^2-1})$:反双曲余弦。
|
||||
\end{itemize}
|
||||
|
||||
\textbf{例题3:}设$
|
||||
\textbf{例题:}设$
|
||||
f(x)=\left\{
|
||||
\begin{array}{lcl}
|
||||
\ln\sqrt{x}, & & x\geqslant 1 \\
|
||||
@@ -172,7 +227,7 @@ $,求$f[f(x)]$
|
||||
\right.
|
||||
$
|
||||
|
||||
然后画图:\medskip
|
||||
分段点为$1$,然后对$f(x)$画图:\medskip
|
||||
|
||||
\begin{tikzpicture}[domain=-1:9.5]
|
||||
\draw[-latex](-1.5,0) -- (9.5,0) node[below]{$x$};
|
||||
@@ -212,7 +267,7 @@ $$
|
||||
|
||||
\subsubsection{单调性}
|
||||
|
||||
\textcolor{violet}{\textbf{定义:}}$y=f(x)\,x\in D$,如果$\forall x_1,x_2\in D$且$x_1<x_2$,有$f(x_1)<f(x_2)$,则函数在$D$上单调递增。反之则单调递减。
|
||||
\textcolor{violet}{\textbf{定义:}}$y=f(x)$,$x\in D$,如果$\forall x_1,x_2\in D$且$x_1<x_2$,有$f(x_1)<f(x_2)$,则函数在$D$上单调递增。反之则单调递减。
|
||||
|
||||
\medskip
|
||||
|
||||
@@ -226,10 +281,10 @@ $
|
||||
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item 奇函数:关于原点对称,$f(-x)=-f(x)$。
|
||||
\item 偶函数:关于y轴对称,$f(-x)=f(x)$。
|
||||
\item 偶函数:关于$y$轴对称,$f(-x)=f(x)$。
|
||||
\item 对于定义在$[-l,l]$上的任意函数$f(x)$,$F_1(x)=f(x)-f(-x)$必为奇函数,$F_2(x)=f(x)+f(-x)$必为偶函数。可以参考上面所说的双曲正弦与双曲余弦函数。
|
||||
\item 若奇函数在0处有定义,那么$f(0)=0$。
|
||||
\item 若偶函数在0处存在导数,那么$f'(0)=0$,即x=0,曲线必然水平,即导数为0。
|
||||
\item 若偶函数在0处存在导数,那么$f'(0)=0$,即$x=0$,曲线必然水平,即导数为0。
|
||||
\item 若函数$y=f(x)$的函数关于直线$x=T$对称的充分必要条件是$f(x)=f(2T-x)/f(x+T)=f(x-T)$。(令$T-x=t$进行换元计算得到)
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
@@ -237,7 +292,7 @@ $
|
||||
|
||||
\subsubsection{周期性}
|
||||
|
||||
$f(x+T)=f(x)$,其中T为周期。 \medskip
|
||||
$f(x+T)=f(x)$,其中$T$为周期。 \medskip
|
||||
|
||||
\subsubsection{重要结论}
|
||||
|
||||
@@ -247,7 +302,7 @@ $f(x+T)=f(x)$,其中T为周期。 \medskip
|
||||
\item 若$f(x)$为周期函数,则$f'(x)$也为周期函数且周期不变。
|
||||
\item 连续的奇函数的一切原函数都是偶函数。
|
||||
\item 连续的偶函数的原函数中仅有一个原函数是奇函数。
|
||||
\item 若连续函数$f(x)$以T为周期且$\int_{0}^{T}f(x)\rm{d}\textit{x}=0$,则$f(x)$的一切原函数也以T为周期。
|
||||
\item 若连续函数$f(x)$以$T$为周期且$\int_{0}^{T}f(x)\rm{d}\textit{x}=0$,则$f(x)$的一切原函数也以$T$为周期。
|
||||
\item 若$f(x)$在有限区间$(a,b)$中可导且$f'(x)$有界,则$f(x)$在$(a,b)$有界。(某一函数在固定区间内变化率是有界的,则变化范围是有界的)
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
@@ -319,7 +374,7 @@ $\therefore$当$n>N$时,必然$n>\dfrac{\ln\varepsilon}{\ln\vert q\vert}$,
|
||||
|
||||
证明:$\because\lim\limits_{n\to\infty}a_n=A\Leftrightarrow\forall\varepsilon>0,\exists N>0,\text{当}n>N$,恒有$\vert a_n-A\vert<\varepsilon$。
|
||||
|
||||
又由重要不等式$\vert\vert a\vert-\vert b\vert\vert\leqslant\vert a-b\vert$,所以$\vert\vert a_n-\vert A\vert\vert\leqslant\varepsilon$。
|
||||
又由重要不等式$\vert\vert a\vert-\vert b\vert\vert\leqslant\vert a-b\vert$,所以$\vert\vert a_n\vert-\vert A\vert\vert\leqslant\varepsilon$。
|
||||
|
||||
所以恒成立,证明完毕。
|
||||
|
||||
@@ -366,7 +421,7 @@ $\therefore\exists N_2>0$,当$n>N_2$时,$\vert a_n-B\vert<\dfrac{A-B}{2}$。
|
||||
|
||||
取$N=\max\{N_1,N_2\}$,当$n>N$时,式子一二同时成立,而$A\neq B$,则这两个式子不可能同时成立,矛盾。
|
||||
|
||||
同理$A<B$时也矛盾,所以$A\neq B$。
|
||||
同理$A<B$时也矛盾,所以$A\neq B$矛盾。
|
||||
|
||||
\subsubsection{有界性}
|
||||
|
||||
@@ -418,17 +473,15 @@ $\therefore\exists N>0$,当$n>N$时,$\vert a_n-A\vert<\dfrac{A}{2}\Rightarro
|
||||
|
||||
\textbf{例题:}求$\lim\limits_{n\to\infty}\left(n\tan\dfrac{1}{n}\right)^{n^2}$($n\in N^+$)。
|
||||
|
||||
解:$\because \lim\limits_{x\to 0}\left(\dfrac{\tan x}{x}\right)^{\frac{1}{x^2}}$
|
||||
解:首先将式子由数列极限变为函数极限,并取$x=\dfrac{1}{n}$:$\lim\limits_{x\to 0}\left(\dfrac{\tan x}{x}\right)^{\frac{1}{x^2}}$。
|
||||
|
||||
又$u^v=e^{v\ln u}$
|
||||
又$u^v=e^{v\ln u}$,对式子取指数$\therefore =e^{\lim\limits_{x\to 0}\frac{1}{x^2}\ln\frac{\tan x}{x}}$
|
||||
|
||||
$\therefore =e^{\lim\limits_{x\to 0}\frac{1}{x^2}\ln\frac{\tan x}{x}}$
|
||||
又在$x\to 0$下使用等价无穷小$\ln (1+x)\sim x$,$\therefore \ln(1+g(x))\sim g(x),g(x)\to 0$。
|
||||
|
||||
又在$x\to 0$下$\ln (1+x)\sim x$,$\therefore \ln(1+g(x))\sim g(x),g(x)\to 0$。
|
||||
而在$x\to 0$时,根据等价无穷小$\tan x\sim x$,所以$\dfrac{\tan x}{x}$趋于1,不满足趋于0的条件。
|
||||
|
||||
而$\dfrac{\tan x}{x}$在$x\to 0$时趋于1,不满足趋于0的条件。
|
||||
|
||||
所以正好变形$\ln\left(1+\dfrac{\tan x}{x}-1\right)$。
|
||||
所以正好将$\ln\dfrac{\tan x}{x}$变形$\ln\left(1+\dfrac{\tan x}{x}-1\right)$。
|
||||
|
||||
$\therefore \ln\left(1+\dfrac{\tan x}{x}-1\right)\sim\dfrac{\tan x}{x}-1$,$\dfrac{\tan x}{x}-1\to 0$。
|
||||
|
||||
@@ -446,7 +499,7 @@ $\therefore e^{\lim\limits_{x\to 0}\frac{1}{x^2}\ln\frac{\tan x}{x}}=e^{\lim\lim
|
||||
|
||||
\textcolor{violet}{\textbf{定义:}}设函数$f(x)$在点$x_0$的某一个去心邻域有定义,若存在常数$A$,对于任意给定的$\varepsilon>0$,总存在正数$\delta$,使得当$0<\vert x-x_0\vert<\delta$式,对应的函数值$f(x)$都满足不等式$\vert f(x)-A\vert <\varepsilon$,则$A$就是函数$f(x)$当$x\to x_0$时的极限,记作$\lim\limits_{x\to x_0}f(x)=A$或$f(x)\rightarrow A(x\rightarrow x_0)$。
|
||||
|
||||
写成$\varepsilon-\delta$语言:$\lim\limits_{x\to x_0}f(x)=A\Leftrightarrow\forall\varepsilon>0,\exists\delta>0,\text{当}0<\vert x-x_0\vert<\delta$时,有$\vert f(x)-A\vert\varepsilon$。
|
||||
写成$\varepsilon-\delta$语言:$\lim\limits_{x\to x_0}f(x)=A\Leftrightarrow\forall\varepsilon>0,\exists\delta>0,\text{当}0<\vert x-x_0\vert<\delta$时,有$\vert f(x)-A\vert<\varepsilon$。
|
||||
|
||||
而对于趋向无穷时,写成$\varepsilon-X$语言:$\lim\limits_{x\to\infty}f(x)=A\Leftrightarrow\forall\varepsilon>0,\exists X>0,\text{当}\vert x\vert>X$时,有$\vert f(x)-A\vert<\varepsilon$。
|
||||
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user