持續學習:數學分析之實數集理論和不定積分

2020-12-12 文話教育

根據書的編排,第一冊最後一章講實數集理論,比較枯燥難懂,但是又是前面知識的基石,所以這裡只稍微帶過,有興趣的根據提示去學習

第1節,實數集的稠密性:

兩實數的大小關係的定義與形式構造:通過能唯一表示的無限小數來表示實數並比較大小近似值:包括n位不足近似 和 n位過剩近似近似值的一些性質關於比較兩實數大小的定理實數的稠密性定理及推論

第2節,實數集的完備性

區間套定理及推論,是關於閉區間列{[an,bn]}Heine-Borel有限覆蓋定理Weierstrass聚點定理實數集完備性基本定理的等價性,一些一些定理是等價的,能相互推出1)確界原理;數列極限的基礎2)單調有界定理3)緻密性定理4)柯西收斂準則5)區間套定理6)有限覆蓋定理7)聚點定理

第3節,講上極限與下極限的概念

極限點:有限極限點 和 無限極限點極限點充要條件定理定理:任何數列均有極限點定理:有界數列只有有限極限點,且必有最大極限點和最小極限點上下極限的義定理:任何數列都有上下極限定理:任何有界數列,下極限≤上極限數列極限lim xn = A 的充要條件 xn的上極限=xn的下極限=A數列的上下極限與上下確界的關係定理有限極限的上下極限的充要條件定理

本篇的重點是不定積分

第1節,講原函數與不定積分的概念

設f(x)在區間I上有定義,若存在I上的函數Φ(x),使對任意x∈I 有 dΦ(x)=f(x)dx 或 Φ`(x)=f(x),則稱Φ(x)是f(x)在I 上的原函數,f(x)在區間I 上的全體函數稱為f(x)在I 上的不定積分,記作 ∫f(x)dx定理:設Φ(x)是f(x)在區間I上的一個原函數,則對任意實常數C ,Φ(x)+C也是f(x)在I上的一個原函數,且{Φ(x)+C|C∈R}就是f(x)在I上的全部原函數不定積分運算性質-線性性質:設f(x) ,g(x)在I上都有原函數,α,β為兩任意實常數,則αf(x)+βg(x)在I 上也有原函數 且∫[αf(x)+βg(x)]dx =α∫f(x)dx+β∫g(x)dx基本積分公式,絕大部分都是高中學過的,在此不表

第2節,不定積分的計算,方法定理只有兩三種,看似簡單,實質上要多練多做才能掌握各種形式不定積分解答步驟

第一換元積分法-湊微分法定理:設u=φ(x)在[a,b]上可導,α≤φ(x)≤β ,x∈[a,b],並且g(u)在[α,β]存在原函數G(u),則f(x)=g(φ(x))φ`(x)在[a,b]也存在原函數F(x),且F(x)=G(φ(x))+C ,C是常數第二換元積分法-變量代換法定理:條件太多不詳細列出了,這裡只列出形式,在滿足相關條件下,∫f(x)dx=∫f(φ(t))φ`(t)dt = [∫g(t)dt] , t=φ^(-1)(x) = G(φ^(-1)(x))+C分部法求不定積分定理:若u(x) ,v(x)都可導且∫u`(x)v(x)dx 存在,則 ∫u(x)v`(x)dx 也存在,且 ∫u(x)v`(x)dx =u(x)v(x) -∫u`(x)v(x)dx 或 ∫udv = uv - ∫vdu

第3節,有理函數的不定積分,前面的三個定理方法能解決大多數初等函數的不定積分,不過還有些不定積分存在,但是無法用初等函數表示,這就是本節講的有理不定積分

有理函數的一般形式:R(x)=P(x)/Q(x)定理:每個真分式 R(x)=P(x)/Q(x) 可以表示成若干部分分式之和。該定理的證明需要另外兩個引理的引用任何真分式的不定積分最終可以化為如下兩種形式的不定積分:1)∫dx/(x-a)^k = ln |x-a| + C ,k=1 ;1/[(1-k)(x-a)^(k-1)] ,k >12) ∫(Mx + N)dx/[(x^2+px+q)^k ] ,p^2-4q<0對於形如 ∫dx/(x^2 - a^2) 的形式,套公式使用待定係數法三角函數有理式的不定積分:∫ R(sinx,cosx)dx,通常可使用t=tan(x/2) 這個萬能變換去化簡求取形如R(x,√(ax^2+bx+c))的無理根式的不定積分,通常方法是對根式進行配方,然後用三角變換和萬能變換將無理部分變為有理函數來求解。這裡 a>0 ,b^2 - 4ac ≠0。事實上,還可以根據歐拉變換來求解,變換過程為令,√(ax^2+bx+c)=√ax±t ,若c>0,還可以令 √(ax^2+bx+c)=xt ±√c

相關焦點

  • 數學分析第八章《不定積分》備考指南
    問君能有幾多愁,不定積分不會求!這是整個第八章比較慘澹的基調!弱弱問君,什麼叫不定積分?結合上述兩個定義不難看出,不定積分實際是求導的逆運算,即求被積分函數的原函數。截止到目前,同學們對計算應該有個明確地認識,計算不僅僅拘泥於中小學的關於數的加減乘除運算,還包括求極限,導數,不定積分,定積分,反常積分,數項級數的和,冪級數的和函數,重積分,線面積分,行列式,逆矩陣,特徵值,特徵向量,Jordan標準型等等各種高檔次的運算!所有這些運算中,最能考察一個人的計算能力,非不定積分莫屬!
  • 2016考研數學:有理函數的不定積分分析
    在考研數學中,有理函數的不定積分是不定積分的一個基本組成部分,有些其它類型的不定積分也可以通過換元法轉化成有理函數的不定積分進行計算,因此,大家對其基本計算方法應該掌握。為了幫助大家對有理函數不定積分的計算方法有更清晰的理解和更好的掌握,下面作者就跟大家談談其一般計算方法和在特殊情形下的特殊計算方法。
  • 持續學習:數學分析之定積分
    前面不定積分是求原函數,而今天的定積分是求和式極限,將兩者關聯起來的是牛頓-萊布尼茲公式。定積分常用於求平面圖形的面積,變速直線運動路程和變力做的功。可積的必要條件定理:f(x)在[a,b]上可積,則函數在該區間必有界定積分線性性質定理,與不定積分很像:設f(x) ,g(x)在I上都在[a,b]上可積,α,β為兩任意實常數,則αf(x)+βg(x)在區間上也可積 且∫[αf(x)+βg(x)]dx =α∫f(x)dx+
  • python快速求解不定積分和定積分
    python求解不定積分接下來,我們將介紹上述的不定積分的求解。,定積分和不定積分我們都需要用到函數integrate,這個函數的用法非常的簡單,完全可以自己領悟。python求解定積分定積分的求解和不定積分類似,唯一的區別在於,定積分說明了積分的上下限。
  • 數學分析第一章《實數集與函數》備考指南
    千裡之行,始於足下,你可能看了很多《數學分析》的複習計劃,別人成功的經驗,也有自己的打算,那麼到底如何複習?你行動了嗎?打開書(假設你用的是華東師大第四版),第一章,可能你就有點不知所措!很多分析的教材,第一章都是《實數集與函數》,從教材本身的編排,它屬於過渡性的章節,編者從實際出發,考慮到大一的小朋友經過了漫長的高考假期,並且還有入學軍訓,必然導致間歇性的知識遺忘,所以安排了同學們都比較熟悉的實數和函數。第一章只有一個知識點,是同學們中學沒有接觸過的,那就是確界的定義!
  • 39.積分、泛函 + 歐拉-拉格朗日方程、實數、標量、變分法、極值、弧微分、範數(數學篇)
    在本篇中,您將學習:Canny算子涉及數學概念本文你會找到以下問題的答案:積分(高中)泛函 + 歐拉-拉格朗日方程(高數)實數(複數)【小學】標量(小學)變分法(高數)極值(高中)弧微分(高數)範數(高數)看不懂call小嗷2.1 積分積分是微積分學與數學分析裡的一個核心概念。
  • 數學分析第九章《定積分》備考指南
    大表哥囉嗦下,數學分析複習到第九章,你應該有點知覺了,盤點下重要的、大的結論:數列極限存在的單調有界原理、柯西收斂準則、函數極限的海涅歸結原理、柯西收斂準則、閉區間連續函數的五大性質、泰勒定理、實數的完備性定理,尤其第七章較晦澀,大表哥心疼你,說如果覺得太難,可以先緩緩。
  • ​數學分析學習方法
    這 裡,就學好這門課的學習方法提一點建議供同學們參考。 1.提高學習數學的興趣 首先要有學習數學的興趣。兩千多年前的孔子就說過:「知之者不如好之者, 好之者不如樂之者。」這裡的「好」與「樂」就是願意學、喜歡學,就是學習興 趣,世界知名的偉大科學家、相對論學說的創立者愛因斯坦也說過:「在學校裡 和生活中,工作的最重要動機是工作中的樂趣。」
  • 考研數學答疑203計算sec³x的不定積分
    我作的答疑:          見下圖過程,計算其不定積分。被積函數為secx及cscx的偶次方,往往用換元積分法;被積函數為secx及cscx的奇次方,用分部積分法。不定積分解釋       根據牛頓-萊布尼茨公式,許多函數的定積分的計算就可以簡便地通過求不定積分來進行。
  • 一次不定積分概念課教學交流
    國內無論是面向數學專業的《數學分析》教材還是面向非數學專業的《高等數學》教材在一元函數積分理論部分大多是把定積分安排在不定積分之後
  • 數學分析第二課——順便談談學數學分析有沒有必要刷吉米多維奇
    時至今日,仍然有一大波數學專業師生認定刷吉米多維奇是學習數學分析的不二法門,認為刷完這套大部頭書就可以打下堅實的數學分析基礎。二,中學的時候學數學,搞數學競賽,要刷題,那是沒辦法的事情,因為要中考高考,要數學競賽,這是應試教育,首先要考慮拿高分。
  • 從認知的角度分析有理函數不定積分為什麼難學?
    從認知的角度分析有理函數不定積分為什麼難學?有理函數的不定積分常常會被我們當作解決不定積分最終「模型」,其他的各類函數(除了原函數不是初等函數)都會通過各種變換將其轉換為有理函數來解決。一方面,有理函數的不定積分總是可以解出來的,這給我們帶來了很大的「安全感」。畢竟有相當多的初等函數的原函數是無法用初等函數表示的,這意味著我們會遇到很多不會解不定積分的題目;另一方面有理函數的原函數應該是比較容易計算的,畢竟通過待定係數法把有理函數分解成部分分式的和幾乎應成為了「程序化」操作。
  • 從數學專業基礎課程數學分析開始的雜談
    數學專業的學生都知道,數學分析和高等代數以及空間解析幾何是數學專業學生的三大基礎課。其重要性不言而喻。也是後續包括常微分方程、複變函數、實變函數、概率論等的基礎。數學是嚴謹的,不能通過直觀看上去圖像連續函數在定義區間就連續,因為連續函數有很多良好的性質所以我們都希望可以找到更多連續甚至可導這些有良好性質的函數,在數學分析裡我們給出了函數連續的數學語言。可以粗略的認為:「一個在定義區間連續的函數就像是一個人在幾天之內可能會有變化比如可能會換衣服會打扮但是本質還是這個人熟人還是認得不會幾天就變化的特別大」。
  • 2017考研數學複習必看:不定積分精選題目解析
    微分學和積分學是構成高等數學的兩大支柱,積分學又以不定積分為最基礎,但很多同學在解不定積分時往往手足無措,不知從何下手,這就給積分學的進一步複習帶來障礙,本文列出一些基礎性的不定積分題目以及解答,為同學們複習這塊知識提供指導。
  • 高等數學入門——基本積分表的擴充及不定積分的一題多解舉例
    文章中的例題大多為紮實基礎的常規性題目和幫助加深理解的概念辨析題,並適當選取了一些考研數學試題。所選題目難度各異,對於一些難度較大或對理解所學知識有幫助的「經典好題」,我們會詳細講解。閱讀更多「高等數學入門」系列文章,歡迎關注數學若只如初見!
  • 專題之【不定積分】三角函數
    這可能是插本高數關於三角函數的不定積分的最全總結!
  • 數學分析第一課——挑戰中學生的數學天賦和才華!
    我相信過去單純地靠初等數學競賽的奧數成績選拔的政策將會漸漸過時,直接考核中學生學習高等數學的能力才是未來的大勢所趨!我認為,針對中學生的高等數學考核內容逃不過數學分析(包括微積分),高等代數(包括線性代數),點集拓撲,抽象代數四門課程,這其中數學分析,高等代數更為基礎,核心,而數學分析又比高等代數更核心,難度也更大。
  • 數學分析第七章《實數完備性》備考指南
    一元函數是數學分析研究的主要對象之一,它所依賴運行的平臺是實數(定義域值域),而第一章《實數集與函數》並沒有徹底解決實數的問題,比如無理數是如何產生的?建立實數遵循什麼原則?實數的完備性如何表現出來?實數的運算是如何定義的?
  • 不定積分
    所以,我們需要有具體的手段去求不定積分!任何一種計算辦法,都是化難為簡。你使用的手段,也往往依照這個原則。大家好好體會,不僅僅是不定積分,還有定積分,極限,級數等等,甚至現實生活中,我們也是這麼處理問題的!目錄:0. 坑爹的不定積分1. 線性性(常用易掌握,大家都喜歡)2.
  • 高等數學入門——利用分部積分法計算不定積分的方法和典型例題
    文章中的例題大多為紮實基礎的常規性題目和幫助加深理解的概念辨析題,並適當選取了一些考研數學試題。所選題目難度各異,對於一些難度較大或對理解所學知識有幫助的「經典好題」,我們會詳細講解。閱讀更多「高等數學入門」系列文章,歡迎關注數學若只如初見!