工科數學分析 | 函數極限與連續

2021-01-19 指數老劉

首先是第一章留下的四個題目。

這四個題目具有相似的思路,難點不在高等數學本身的知識,而在於數學積累。

回到第二章。本章由數列進入了函數,主要內容包括:函數極限,連續,一致連續,收斂速度的比較,有限閉區間上連續函數的性質。

也是從函數的極限與連續開始,開始研究高等數學最為常見的研究對象——函數。這個部分的題目包含了大量的技巧,理論已經不像第一章那麼枯澀,重心開始向解題技巧靠攏。

2.1 集合

1、集合、映射等一些老生常談的概念。提醒幾個名詞:單射、滿射、一一對應、逆映射

2、三角函數和差化積、積化和差公式。

3、集合等價/等勢;集合的分類:有限集、可數集、不可數集(可數不可數正是從集合的勢引出的)。

有理數集為可數集,實數集、無理數集為不可數集

2.2 初等函數的討論

1、基本初等函數與初等函數

2、極坐標,參數方程。這裡涉及到了一個有趣的數學問題:旋輪線問題。

伯努利證明了從較高點滑動到較低點,這個軌跡是旋輪線;惠更斯則證明了小單擺的軌跡為旋輪線。

3、函數的基本性質。有界、單調、奇偶、周期、反函數

2.3 函數極限的定義與基本理論

1、鄰域與去心鄰域:

P.S. 關於黎曼函數等幾個非初等函數我沒有討論。

3、函數極限也具有唯一性、局部保序性、

4、函數極限的四則運算與夾逼定理

例題:

2.4 連續函數,連續正是建立在極限的基礎上的

基本初等函數的四則運算、複合、反函數後仍然是連續函數

1、間斷點的分類

第一類間斷點:跳躍間斷點、可去間斷點

第二類間斷點:至少一邊極限不存在

2、連續函數的極限和函數運算可以交換次序

例題:

2.5 函數極限的其他形式與結論

單側極限與無窮大、無窮小時的極限

一種求斜漸近線的方法:

2.6 一致連續函數

(深吸一口氣,第二章真是太長了,終於來到了一致連續)

1、定義

P.S. 那些不一直連續的函數,其圖像很多都是劇烈震蕩或者曲線接近於垂直(及導數絕對值無窮大)

2、重要的充要定定理

常用這個定理來判斷一個函數不是一直連續的,比如x^2


2.7 收斂速度討論:無窮小與無窮大階的比較

這一節非常實用,在習題和後續章節的學習中非常重要。

1、無窮小

等價無窮小在求極限的過程中可以相互替換

一些常見的等價無窮小:

2.8 有限閉區間上連續函數的整體性質

這是神奇的一節,很多在第二節中的疑惑都會在這一節中被解答。

1、有限閉區間上的連續函數一致連續(可以形象地理解在有限閉區間上函數的導數不能達到無窮大)

2、函數在開區間內一致連續,則函數在兩端的極限存在

3、函數在開區間連續,且在區間兩端極限存在,則函數在該開區間內一致連續

4、函數在閉區間上連續,則函數在該區間上有界,且存在最大值和最小值。

5、介值定理與廣義介值定理

2.9 Final Part | 綜合例題

像上次一樣,我給出幾個問題。然後在該主題的下一篇推送裡給出解答。

P.S. 壓縮映射原理

這個原理是關於不動點,和數列極限的,我舉得比較有用,所以從提高課中將它拉了出來。


這是一個不以恰飯為目的的公眾號。您的關注就是對老劉莫大的鼓舞。


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