高等数学上公式汇总#
这学期的高等数学也是通关了,之前记了一些公式就拿出来分享一下吧,给需要补考的同学们提供一些便利
不定积分#
常用不定积分公式#
基本积分表#
- ∫kdx=kx+C
- ∫xμdx=μ+1xμ+1+C (μ=−1)
- ∫x1dx=ln∣x∣+C
- ∫axdx=lnaax+C
- ∫exdx=ex+C
- ∫sinxdx=−cosx+C
- ∫cosxdx=sinx+C
- ∫sec2xdx=tanx+C
- ∫csc2xdx=−cotx+C
- ∫secxtanxdx=secx+C
- ∫cscxcotxdx=−cscx+C
- ∫1−x21dx=arcsinx+C
- ∫1+x21dx=arctanx+C
- ∫tanxdx=−ln∣cosx∣+C
- ∫cotxdx=ln∣sinx∣+C
重要补充公式#
- ∫a2+x21dx=a1arctanax+C
- ∫a2−x21dx=arcsinax+C
- ∫x2−a21dx=2a1lnx+ax−a+C
- ∫x2±a21dx=ln∣x+x2±a2∣+C
等价无穷小#
常用等价无穷小 (当 x→0 时)#
- sinx∼x
- tanx∼x
- arcsinx∼x
- arctanx∼x
- 1−cosx∼21x2
- ex−1∼x
- ln(1+x)∼x
- (1+x)α−1∼αx
- ax−1∼xlna
- n1+x−1∼nx
- x−sinx∼61x3
- tanx−x∼31x3
- x−ln(1+x)∼21x2
函数求导#
常用函数求导公式#
基本初等函数导数#
- (C)′=0
- (xμ)′=μxμ−1
- (ax)′=axlna
- (ex)′=ex
- (logax)′=xlna1
- (lnx)′=x1
- (sinx)′=cosx
- (cosx)′=−sinx
- (tanx)′=sec2x
- (cotx)′=−csc2x
- (secx)′=secxtanx
- (cscx)′=−cscxcotx
- (arcsinx)′=1−x21
- (arccosx)′=−1−x21
- (arctanx)′=1+x21
- (arccot x)′=−1+x21
求导法则#
- (u±v)′=u′±v′
- (uv)′=u′v+uv′
- (vu)′=v2u′v−uv′
- [f(g(x))]′=f′(g(x))⋅g′(x)
积分学#
积分学重要补充公式#
定积分基本公式与性质#
- ∫abf(x)dx=F(b)−F(a)
- ∫ab[kf(x)±lg(x)]dx=k∫abf(x)dx±l∫abg(x)dx
- ∫abf(x)dx=∫acf(x)dx+∫cbf(x)dx
定积分计算技巧#
- ∫abf(x)dx=∫αβf[φ(t)]φ′(t)dt
- ∫abudv=[uv]ab−∫abvdu
- 若 f(x) 偶函数,则 ∫−aaf(x)dx=2∫0af(x)dx
- 若 f(x) 奇函数,则 ∫−aaf(x)dx=0
常用定积分公式#
- ∫0π/2sinnxdx=∫0π/2cosnxdx={n!!(n−1)!!⋅2πn!!(n−1)!!n为偶数n为奇数
- ∫0+∞e−x2dx=2π
- ∫0πxf(sinx)dx=2π∫0πf(sinx)dx
反常积分#
- ∫a+∞f(x)dx=t→+∞lim∫atf(x)dx
- ∫−∞bf(x)dx=t→−∞lim∫tbf(x)dx
- ∫abf(x)dx=t→a+lim∫tbf(x)dx
积分应用公式#
- 直角坐标面积:S=∫ab∣f(x)−g(x)∣dx
- 极坐标面积:S=21∫αβr2(θ)dθ
- 绕x轴旋转体体积:V=π∫ab[f(x)]2dx
- 绕y轴旋转体体积(柱壳法):V=2π∫abx∣f(x)∣dx
- 直角坐标弧长:L=∫ab1+[f′(x)]2dx
- 参数方程弧长:L=∫αβ[x′(t)]2+[y′(t)]2dt
- 极坐标弧长:L=∫αβr2(θ)+[r′(θ)]2dθ
极限与连续#
极限与连续的重要公式#
两个重要极限#
- x→0limxsinx=1
- x→∞lim(1+x1)x=e
连续性相关#
- 零点定理:若 f(x) 在 [a,b] 上连续,且 f(a)⋅f(b)<0,则存在 ξ∈(a,b),使 f(ξ)=0
- 介值定理:若 f(x) 在 [a,b] 上连续,则对于任意 C∈[m,M],存在 ξ∈[a,b],使 f(ξ)=C
解微分方程#
微分方程的基本概念与一阶微分方程#
一阶微分方程的基本类型#
- 可分离变量方程:dxdy=f(x)g(y)
- 齐次方程:dxdy=f(xy)
- 一阶线性微分方程:dxdy+P(x)y=Q(x)
通解公式:y=e−∫P(x)dx[∫Q(x)e∫P(x)dxdx+C]
- 伯努利方程:dxdy+P(x)y=Q(x)yn(n=0,1)
可降阶的高阶微分方程#
- y(n)=f(x)
- y′′=f(x,y′)
- y′′=f(y,y′)
高阶线性微分方程#
二阶常系数齐次线性方程#
形式:y′′+py′+qy=0
特征方程:r2+pr+q=0
通解:
- 两个不等实根 r1,r2:y=C1er1x+C2er2x
- 两个相等实根 r1=r2:y=(C1+C2x)er1x
- 共轭复根 r=α±iβ:y=eαx(C1cosβx+C2sinβx)
泰勒展开式#
常用函数的麦克劳林展开式(到 n 阶)#
指数函数#
ex=1+x+2!x2+3!x3+⋯+n!xn+o(xn)
三角函数#
正弦函数:
sinx=x−3!x3+5!x5−⋯+(−1)n(2n+1)!x2n+1+o(x2n+2)
余弦函数:
cosx=1−2!x2+4!x4−⋯+(−1)n(2n)!x2n+o(x2n+1)
对数函数#
ln(1+x)=x−2x2+3x3−⋯+(−1)n−1nxn+o(xn)
二项式展开#
(1+x)α=1+αx+2!α(α−1)x2+⋯+n!α(α−1)⋯(α−n+1)xn+o(xn)
几何级数#
1−x1=1+x+x2+x3+⋯+xn+o(xn)
其他重要展开#
反正切函数:
arctanx=x−3x3+5x5−⋯+(−1)n2n+1x2n+1+o(x2n+2)
反正弦函数:
arcsinx=x+61x3+403x5+⋯+o(x2n+1)
微分学#
微分学重要补充公式#
微分公式与法则#
- dy=f′(x)dx
- d(C)=0
- d(xμ)=μxμ−1dx
- d(sinx)=cosxdx
- d(cosx)=−sinxdx
- d(ex)=exdx
- d(lnx)=x1dx
高阶导数公式#
- (xn)(n)=n!
- (sinx)(n)=sin(x+2nπ)
- (cosx)(n)=cos(x+2nπ)
- (ex)(n)=ex
- (lnx)(n)=(−1)n−1xn(n−1)!
- 莱布尼茨公式:(uv)(n)=k=0∑nCnku(n−k)v(k)
微分中值定理#
- 罗尔定理:若 f(x) 在 [a,b] 连续,(a,b) 可导,且 f(a)=f(b),则存在 ξ∈(a,b),使 f′(ξ)=0
- 拉格朗日中值定理:若 f(x) 在 [a,b] 连续,(a,b) 可导,则存在 ξ∈(a,b),使 f(b)−f(a)=f′(ξ)(b−a)
- 柯西中值定理:若 f(x),g(x) 在 [a,b] 连续,(a,b) 可导,且 g′(x)=0,则存在 ξ∈(a,b),使 g(b)−g(a)f(b)−f(a)=g′(ξ)f′(ξ)
函数单调性与凹凸性#
- 单调性判别:若 f′(x)>0,则 f(x) 单调递增;若 f′(x)<0,则 f(x) 单调递减
- 凹凸性判别:若 f′′(x)>0,则 f(x) 凹;若 f′′(x)<0,则 f(x) 凸