微分积分简要总结

2018-12-27  本文已影响0人  某言

这次经历了考研,虽然很驽钝,感觉考得一般,但是既然带着学习和了解知识的目的,那么,便要总结一下我学的数学知识,不忍心让它流逝而对我没什么用处。

以我觉得,数学的知识,很初级的那些,在普通生活中用的相对较多。对于高等数学这些,对于大部分人,没什么明显的作用,估计就只是考考试,锻炼下思维。

我之所以觉得既然学了,便不能放弃,是因为:

  1. 我希望我能够有一种思维,一种总结式的思维,什么东西,都可以尝试用函数的方式来思考,这是掌握事务准则的原则。
  2. 数学真的能够锻炼人的思维方式,无论是总结、探索、观察还是推理等,都很有作用。
  3. 若是想要从事研究工作,它是必不可少的,很多的极限条件,还只能靠它来研究。
  4. 凭一句话:“数学是上帝用来书写宇宙的语言”。
arithmatic

以下的所有方法,基础点都是从函数出发,有了准确的函数,才能够有下面的方法。

这里呢,记录下感悟和理解,如有需要查看的,教科书查看之:


一 函数及其性质

我的理解: 函数是对于一个功能的描述,固定(同类或者同值)的参数传入,必定得到固定的值或者输出。简单点理解,就可以理解函数是一个功能,是一个实现了的功能。
运用: 其实函数是量与量之间的关系,是规律的表现。一个函数代表着某种规律。这就提供了一种规律思维,什么事情,要掌握规律,就试图将其“函数化”,试图找寻出其规律。
相关知识:复合函数,反函数,基本初等函数,分段函数,函数的有界性,函数的奇偶性,函数的周期性。


二 极限和连续

我的理解:极限和连续研究的是细节,深入到及其精细的地方。研究的是无限接近的情况。连续,人看来就是不断,就是连接着,而在数学上,把这种理念用定义很准确的描述了出来,在某点是否连续(不断),就是在某点上左右极限是否相同,这就保证了在着点附近无穷小的地方都是连着的。
运用:极限在知道函数时候,在需要其预估值(无穷大无穷小情况)和人的描述难以精确到的自变量的时候很有用,比如有段函数趋势图,计算其极端情况。而连续建立在极限上,主要用于分析图像于某点出的属性和特点。
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。
重要笔记:

  1. 极限求法
1. 对于0·∞、∞·∞类型,常常化为分数(对分子分母)进行同乘除处理,然后运用洛必达法则;
2. 对于∞^0、0^0、1^∞类型,常常化成e为底数的形式,对其指数求极限即可;
3. 等价无穷小(如果式子可被视为一项,则可以使用);
4. 泰勒公式;
5. 换元法;
6. 二个重要极限;
7. 对于有理式,且趋向于无穷大的,上下同除去最高项变量,进行可以得到结果;

三 一元函数微分学的概念和计算

我的理解:导数,就是y轴上的变化量除以x轴上的变化量,体现的是变化率;微分是y轴上的增量,体现的是增量。都是建立在极限基础上,可以理解成:当x变化非常非常小的时候,曲线的斜率可以用直线代替,曲线y的增量,可以用直线的增量代替,就实现了化曲为直,将所有的问题都转化成局部简单的。比如要求某个地方的增量,不好入手,变将这个地方微观化,用此处直线来代替。是从面到线到点
运用:简而言之,是一种思维:整体问题局部化
相关知识:导数的概念、导数的几何意义、高阶导数概念、可微判别、可微的几何解释、导数计算、反函数导数、参数方程导数。


四 一元函数微分学的几何应用

我的理解:极值和拐点都是建立在了一阶导数和高阶导数的基础上的,分析的是原函数图像的性质(某个区间的max和min值和转折点),函数图像的水平、铅直和斜渐近线,分析的是函数图像临界位置的问题;
运用:极值对知晓图像,分析和得到极值和最值,很有帮助;拐点对分析图像的变化趋势很有帮助;渐近线对于确定图像(值)的边界很有作用。
相关知识: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


五 中值定理

我的理解:主要是在知晓图像的情况下,能够结合有限的条件对图像进行深入的分析,得到图像的相关性质,都是建立在导数和微分之上的,是链接原函数和导数之间的桥梁。
运用:在知道原函数和其导数、微分的情况下,能够根据已知一些条件进行一些特性的分析,如:平均数、零点、比例等。
相关知识:有界与最值定理、介值定理、平均值定理、零点定理、费马定理、罗尔定理、拉格朗日中值定理、柯西中值定理、带拉格朗日余项的泰勒公式。


六 一元函数积分学概念与计算

我的理解:分为定积分和不定积分,不定积分求得实际上就是导数的原函数;定积分,实际上求得是函数图像围城的面积;定积分和微分相反,要了解的是宏观的问题,借助微观了解宏观。比如求非规则体型的面积,让各个很微观的长方形的面积累加起来就是,是由点到线到面到体
运用:在实际问题中,想要求不规则图形的面积,或者不规则图形环绕形成的体积、曲线环绕形成的图形的表面积时候,很有用。
相关知识点:不定积分、定积分、定积分相关性质、变限积分、变限积分求导、反常积分、积分的求解方法。
重要笔记:

  1. 积分求解
1. 结合导数目测手试法
2. 凑微分法
3. 换元法
4. 分步积分法
5. 被积分函数变形法

七 多元函数微分学

我的理解:之前所学的一元函数居多,但是像是编程,往往一个输出会受到很多输入的影响,所以多个参数,即多个因变量。再次情况下研究此函数的微分,研究各个变量的影响如:在z(x,y)单独x的影响(偏导数),单独y的影响及x,y共同的影响(全微分)。而两个变量构成的影响因素(定义域),在坐标系中实际是一块面积。相同的,在二元或者多元的情况下研究其极值、最值等特性。
运用:面临多个因变量时候的特性分析。
相关知识: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。


八 二重积分

我的理解:这么想,一重积分,是求面积,在定义域为一条直线的时候;二重积分,定义域为一个图形面积,所求是体积;更加验证了由点到线到面到体的过程;其对称性和次序性可以用来对其进行简化。
运用:主要用于求体积。经常是极坐标和直角坐标进行转化。分析这种题目往往都是画出图(定义域面积)进行分析。
知识点:几何背景、精确定义、其性质(可加性,保号性,估值定理,中值定理,)、普通对称和轮换对称、计算(极坐标,直角坐标,互相转化,被积分的次序的转换)


九 常微分方程

我的理解:首先是方程,普通方程是讲一个数当做未知量,而微分方程,是把一个函数当做未知量;普通方程的次数就是未知量的几次方,微分方程的次数,是函数的几阶导数。
运用:目前能想到的就是在未知的时候求函数表达式。
知识点:主要就是微分方程的解法。
重要笔记:

  1. 常见的形式和解法
一、一阶齐次
(1)观察法
(2)分离变量法
(3)分子分母是x,y混合的,同除化为` y/x `形式,利用换元法` u=y/x `来处理,之后按照分离变量法即可
二、一阶非齐次
(1)、形如` dy/dx+P(x)y=Q(x) `的,直接利用公式
(2)、对于特殊形式,利用换元法
三、高阶线性微分方程
(1)可降阶的
   1.` y^(n)=f(x) `形式的,直接依据导数公式反化即可;
   2.` y''=f(x,y') `形式的,可令` y'=p,y''=dp/dx `后,按照分离变量法计算
   3.` y''=f(x,y') `形式的,可令` y'=p,y''=dp/dx=dp/dy*dy/dx=dp/dy*p `后,按照分离变量法计算
(2)不可将阶的
   可分为齐次可非齐次二阶常微分方程,利用特征方程、特征根和公式来进行求解

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