(2)不定积分∫f(x)dx中的被积表达式f(x)dx,按其定义的确仅仅是形式的东西,但是由性质:
d[∫f(x)dx]=(∫f(x)dx)'dx=f(x)dx发现,它恰好就是原函数的微分,所有可以看做微分。
(3)真正有问题的是定积分中的被积表达式,以下用∫(a,b)f(x)dx表示从a到b对f(x)求定积分。
这里的f(x)dx真正是完全形式的了,与微分相去甚远,有很多书把定积分记作∫(a,b)f,根本就不写出积分变量来,因为由定积分的定义知,这个自变量是什么根本不重要,那么定积分该怎么计算呢?定积分中的换元积分法以及分部积分法又怎么来的呢?这个就是牛顿和莱布尼兹的贡献!!!
解决问题的关键:变上限积分∫(a,x)f(t)dt这个东西按定义是个定积分,但是当x变动的时候,它是个函数,而最最重要的是它的微分d[∫(a,x)f(t)dt]=f(x)dx,由此我们又一次看到定积分的被积表达式部分与微分联系了起来,这个结论是微积分部分最重要的一个结论,它的一个直接的结果就是牛顿-莱布尼兹公式。微积分计算法则有很多: ”其实微分的实质就是求导”
1基本函数微分公式
dx^n=nx^(n-1)dx
dsinx=cosxdx
dcosx=-sinxdx
dtanx=(secx)^2dx
dcotx=-(cscx)^2dx
dloga x=1/xlnadx
da^x=a^xlnadx
de^x=e^xdx
dlnx=1/xdx
2微分本身的运算公式(以下f,g均为关于x的函数)
d(kf)=kdf
d(f+g)=df+dg
d(f-g)=df-dg
d(fg)=gdf+fdg
d(f/g)=(gdf-fdg)/g^2
3复合函数运算公式(f,g同上)
d[f(g)]=f'[g]dg
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积分运算公式 ”积分实质就是已知导数,求原函数”
相对而言这相当难,而且答案不止一个
1基本公式(以下C为常数)
∫x^ndx=1/(n+1)[x^(n+1)]+C
∫sinxdx=-cosx+C
∫cosxdx=sinx+C
∫tanxdx=ln|secx|+C
∫cotxdx=ln|sinx|+C
∫e^xdx=e^x+C
∫a^xdx=a^x/lna+C
∫lnxdx=xlnx-x+C
∫loga xdx=lna[xlnx-x]+C
运算基本公式:(f,g为x的函数)
∫kfdx=k∫fdx
∫(f+g)dx=∫fdx+∫gdx
∫(f-g)dx=∫fdx-∫gdx
以下介绍三大方法求积分(爆难呦)
1第一换元法(凑微分法)
∫f[g(x)]g'(x)dx=∫f[g(x)]d[g(x)]=F[g(x)]+C
2第二换元法
这是运用例如三角换元,代数换元,倒数换元等来替换如根号,高次等不便积分的部分.
3.分部积分法
∫f(x)g(x)dx=F(x)g(x)-∫F(x)g'(x)dx
而∫F(x)g'(x)dx易求出
定积分用牛顿_菜布尼兹公式
以上应该是比较全面的微积分运算法则了.
微积分的基本公式共有四大公式:
1、牛顿-莱布尼茨公式,又称为微积分基本公式;
2、格林公式,把封闭的曲线积分化为区域内的二重积分,它是平面向量场散度的二重积分;
3、高斯公式,把曲面积分化为区域内的三重积分,它是平面向量场散度的三重积分;
4、斯托克斯公式,与旋度有关。
微积分的基本运算公式:
1、∫x^αdx=x^(α+1)/(α+1)+C (α≠-1)
2、∫1/x dx=ln|x|+C
3、∫a^x dx=a^x/lna+C
4、∫e^x dx=e^x+C
5、∫cosx dx=sinx+C
6、∫sinx dx=-cosx+C
7、∫(secx)^2 dx=tanx+C
8、∫(cscx)^2 dx=-cotx+C
9、∫secxtanx dx=secx+C
10、∫cscxcotx dx=-cscx+C
11、∫1/(1-x^2)^05 dx=arcsinx+C
解微分方程的方法如下:
1、一个二阶常系数非齐次线性微分方程,首先判断出是什么类型的。
2、然后写出与所给方程对应的齐次方程。
3、接着写出它的特征方程。由于这里λ=0不是特征方程的根,所以可以设出特解。
4、把特解代入所给方程,比较两端x同次幂的系数。
举例如下:
微分方程指含有未知函数及其导数的关系式。解微分方程就是找出未知函数。
微分方程是伴随着微积分学一起发展起来的。微积分学的奠基人Newton和Leibniz的著作中都处理过与微分方程有关的问题。微分方程的应用十分广泛,可以解决许多与导数有关的问题。
物理中许多涉及变力的运动学、动力学问题,如空气的阻力为速度函数的落体运动等问题,很多可以用微分方程求解。此外,微分方程在化学、工程学、经济学和人口统计等领域都有应用。
微分的反面是积分,积分用来计算不断变化的量的累积总和。例如通过已知的一定时间内的距离的损失变化率(速率)计算距离(根据d = rt)。
把解回代入原始微分方程,看看是否满足。这样可以确保你解对了方程。
微分在数学中的定义:由函数B=f(A),得到A、B两个数集,在A中当dx靠近自己时,函数在dx处的极限叫作函数在dx处的微分,微分的中心思想是无穷分割。微分是函数改变量的线性主要部分。微积分的基本概念之一。发展历史
1 萌芽时期
早在希腊时期,人类已经开始讨论「无穷」、「极限」以及「无穷分割」等概念。这些都是微积分的中心思想;虽然这些讨论从现代的观点看有很多漏洞,有时现代人甚至觉得这些讨论的论证和结论都很荒谬,但无可否认,这些讨论是人类发展微积分的第一步[3] 。
例如公元前五世纪,希腊的德谟克利特(Democritus)提出原子论:他认为宇宙万物是由极细的原子构成。在中国,《庄子.天下篇》中所言的「一尺之捶,日取其半,万世不竭」,亦指零是无穷小量。这些都是最早期人类对无穷、极限等概念的原始的描述。
其他关于无穷、极限的论述,还包括芝诺(Zeno)几个著名的悖论:其中一个悖论说一个人永远都追不上一只乌龟,因为当那人追到乌龟的出发点时,乌龟已经向前爬行了一小段路,当他再追完这一小段,乌龟又已经再向前爬行了一小段路。芝诺说这样一追一赶的永远重覆下去,任何人都总追不上一只最慢的乌龟--当然,从现代的观点看,芝诺说的实在荒谬不过;他混淆了「无限」和「无限可分」的概念。人追乌龟经过的那段路纵然无限可分,其长度却是有限的;所以人仍然可以以有限的时间,走完这一段路。然而这些荒谬的论述,开启了人类对无穷、极限等概念的探讨,对后世发展微积分有深远的历史意味。
另外值得一提的是,希腊时代的阿基米德(Archimedes)已经懂得用无穷分割的方法正确地计算一些面积,这跟现代积分的观念已经很相似。由此可见,在历史上,积分观念的形成比微分还要早--这跟课程上往往先讨论微分再讨论积分刚刚相反。
2 十七世纪的大发展
中世纪时期,欧洲科学发展停滞不前,人类对无穷、极限和积分等观念的想法都没有什么突破。中世纪以后,欧洲数学和科学急速发展,微积分的观念也於此时趋於成熟。在积分方面,一六一五年,开普勒(Kepler)把酒桶看作一个由无数圆薄片积累而成的物件,从而求出其体积。而伽利略(Galileo)的学生卡瓦列里(Cavalieri)即认为一条线由无穷多个点构成;一个面由无穷多条线构成;一个立体由无穷多个面构成。这些想法都是积分法的前驱。
在微分方面,十七世纪人类也有很大的突破。费马(Fermat)在一封给罗贝瓦(Roberval)的信中,提及计算函数的极大值和极小值的步骤,而这实际上已相当於现代微分学中所用,设函数导数为零,然后求出函数极点的方法。另外,巴罗(Barrow)亦已经懂得透过「微分三角形」(相当於以dx、dy、ds为边的三角形)求出切线的方程,这和现今微分学中用导数求切线的方法是一样的。由此可见,人类在十七世纪已经掌握了微分的要领。
然而,直至十七世纪中叶,人类仍然认为微分和积分是两个独立的观念。就在这个时候,牛顿和莱布尼茨将微分及积分两个貌似不相关的问题,透过「微积分基本定理」或「牛顿-莱布尼茨公式」联系起来,说明求积分基本上是求微分之逆,求微分也是求积分之逆。这是微积分理论中的基石,是微积分发展一个重要的里程碑。
定义
设函数y = f(x)在x的邻域内有定义,x及x + Δx在此区间内。如果函数的增量Δy = f(x + Δx) - f(x)可表示为 Δy = AΔx + o(Δx)(其中A是不依赖于Δx的常数),而o(Δx)是比Δx高阶的无穷小(注:o读作奥密克戎,希腊字母)那么称函数f(x)在点x是可微的,且AΔx称作函数在点x相应于自变量增量Δx的微分,记作dy,即dy = AΔx。函数的微分是函数增量的主要部分,且是Δx的线性函数,故说函数的微分是函数增量的线性主部(△x→0)。
通常把自变量x的增量 Δx称为自变量的微分,记作dx,即dx = Δx。于是函数y = f(x)的微分又可记作dy = f'(x)dx。函数的微分与自变量的微分之商等于该函数的导数。因此,导数也叫做微商。
当自变量X改变为X+△X时,相应地函数值由f(X)改变为f(X+△X),如果存在一个与△X无关的常数A,使f(X+△X)-f(X)和A·△X之差是△X→0关于△X的高阶无穷小量,则称A·△X是f(X)在X的微分,记为dy,并称f(X)在X可微。一元微积分中,可微可导等价。记A·△X=dy,则dy=f′(X)dX。例如:d(sinX)=cosXdX。
微分概念是在解决直与曲的矛盾中产生的,在微小局部可以用直线去近似替代曲线,它的直接应用就是函数的线性化。微分具有双重意义:它表示一个微小的量,因此就可以把线性函数的数值计算结果作为本来函数的数值近似值,这就是运用微分方法进行近似计算的基本思想。
推导
设函数y = f(x)在某区间内有定义,x0及x0+△x在这区间内,若函数的增量Δy = f(x0 + Δx) − f(x0)可表示为Δy = AΔx + o(Δx),其中A是不依赖于△x的常数, o(Δx)是△x的高阶无穷小,则称函数y = f(x)在点x0是可微的。 AΔx叫做函数在点x0相应于自变量增量△x的微分,记作dy,即:dy=AΔx。微分dy是自变量改变量△x的线性函数,dy与△y的差是关于△x的高阶无穷小量,我们把dy称作△y的线性主部。得出: 当△x→0时,△y≈dy。 导数的记号为:(dy)/(dx)=f′(X),我们可以发现,它不仅表示导数的记号,而且还可以表示两个微分的比值(把△x看成dx,即:定义自变量的增量等于自变量的微分),还可表示为dy=f′(X)dX。
对于一元函数有,可微<=>可导=>连续=>可积
对于多元函数,不存在可导的概念,只有偏导数存在。函数在某处可微等价于在该处沿所有方向的方向导数存在,仅仅保证偏导数存在不一定可微,因此有:可微=>偏导数存在=>连续=>可积。
可导与连续的关系:可导必连续,连续不一定可导;
可微与连续的关系:可微与可导是一样的;
可积与连续的关系:可积不一定连续,连续必定可积;
可导与可积的关系:可导一般可积,可积推不出一定可导;
可导,即设y=f(x)是一个单变量函数, 如果y在x=x0处左右导数分别存在且相等,则称y在x=x[0]处可导。如果一个函数在x0处可导,那么它一定在x0处是连续函数。
函数可导的条件:
如果一个函数的定义域为全体实数,即函数在其上都有定义。函数在定义域中一点可导需要一定的条件:函数在该点的左右导数存在且相等,不能证明这点导数存在。只有左右导数存在且相等,并且在该点连续,才能证明该点可导。
可导的函数一定连续;连续的函数不一定可导,不连续的函数一定不可导。
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