分类目录归档:基础数学

10.最值问题

1 曲线构图补充

画图法步骤:

  1. 描点
  • 不连续点(特别是$f(x)\to \infty$的点)
  • 无限远端($x\to \infty$)
  • 易求的点
  1. 求驻点$f'(x)=0$,判断不同区域一阶导数的正负性,检验单调性
  2. 求拐点$f''(x)=0$,判断不同区域二阶导数的正负性,检验凹凸性
  3. 画图和总结

练习:$f(x)=\frac{1+x}{2+x}$绘图

附件/Pasted image 20210914140851.png

2 最值问题

附件/Pasted image 20210914140951.png

分析函数极值点关键是找到驻点、边界点和不连续点

3 参考

MIT—单变量微积分笔记11 极值问题

#最值

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9.曲线构图

1 线性近似和二阶近似补充

$$\lim_{k \to \infty}a_k=\lim_{k \to \infty}(1+\frac{1}{k})^k=e$$

利用线性近似进行更简单的证明

  • $ln(a_k)=k\times ln(1+\frac{1}{k})\approx k\times \frac{1}{k}=1$

二阶近似的性质

  • $ln(a_k)=k\times ln(1+\frac{1}{k})\approx k\times (\frac{1}{k}-\frac{1}{2k^2})=1-\frac{1}{2k}$
  • $

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8.线性近似和二阶近似

1 线性近似 linear approximation

$$f(x) \approx f(x_0)+f'(x_0)(x-x_0)$$

  • 其中$\approx$仅在$x$接近$x_0$时成立

以$x_0=0$且$x\approx 0$为前提,几种常见的函数线性近似:

  • $sin(x) \approx x$
  • $cos(x) \approx 1$
  • $e^x \approx 1+x$
  • $lm(1+x) \approx x$
  • $(1+x)^r \a

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7.单变量微积分-第一次复习

1 多项式导数的推广

$$\frac{d}{dr}x^r=rx^{r-1}$$ 其中$r \in$实数

快速证明 $$\frac{d}{dr}x^r=\frac{d}{dr}e^{ln(x^r)}=e^{ln(x^r)}\times r \times \frac{1}{x}=rx^{r-1}$$

2 自然对数的常见应用

股票指数,以FTSE100为例

  • FTSE100全称为伦敦金融时报100指数,简称英国富时100指数
  • 欧洲三大股票指数包括:30工业股、FT-100、综合

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6.指数和对数的导数

1 指数(exponential)的导数Part1

$$\frac{d}{dx}a^x=\lim_{\Delta x\to 0}\frac{a^{x+\Delta x}-a^x}{\Delta x}=a^x\lim_{\Delta x\to 0}\frac{a^{\Delta x}-1}{\Delta x}=M(a)a^x$$

  • 其中$a$表示某一固定常数,$M(a)$表示某一固定函数值
  • 当$x=0$时,$M

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5.隐函数微积分和逆函数求导

1 隐函数微积分

扩展$(x^n)'=nx^{n-1}$为$(x^a)'=ax^{n-1}$

  • 其中$a$表示有理数,可以用$\frac{m}{n}$表示
  • $m,n \in Z$,即$m$和$n$属于整数集

扩展公式的证明:

  • 转换$y=x^{\frac{m}{n}}$为$y^n=x^m$
  • 由此可得$\frac{d}{dx}y^n=\frac{d}{dx}x^m=mx^{m-1}$
  • 借助链式法则可得$\frac{d}{dy}y^n\frac{dy}{dx}=mx^{m-1}$
  • 化简可得$\frac{dy}{dx}=\frac{mx^{m-

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4.链式法则及高阶导数

1 导数的乘法法则

$(uv)'=u'v+v'u$

乘法法则推导Part 1 $$\begin{align} \Delta(uv) & = u(x+\Delta x)v(x+\Delta x)-u(x)v(x) \ \\ & = [u(x+\Delta x)-u(x)]v(x+\Delta x)+u(x)[v(x+\Delta x)-v(x)] \ \\ & = \Delta u\times v(x+\Delta x)+u(x)\D

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3.求导公式和三角函数

1 求导公式

  1. 特定函数求导,如$x^n$的导数为$nx^{n-1}$
  2. 通用公式,如${(u+v)}'={u}'+{v}'$
  3. 以上两种的混合使用

2 三角函数的导数

  • 在正式推导前,需要先推导出两个特殊情况下的极限变化率

第一种特殊情况: $$\lim_{x \to 0}\frac{sin(x)}{x}=1$$ 几何法证明:

附件/Pasted image 20210912173326.png

(图片引用说明:知乎@三少爷的贱男春)

  • 上图为一个标准单位圆,角度$\theta$对应弧长为$2\pi r=\theta$
  • 随着$\theta$的减少,极短曲线可看作直线,即$\theta=sin(\theta

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2.极限和连续

1 变化率 rate of change

  • 注意:本课前半部分内容为第一节内容未讲完部分。第一节仅描述了导数的几何解释,而变化率则是导数的物理解释。

$$\lim_{\Delta x \to 0}\frac{\Delta y}{\Delta x}=\frac{dy}{dx}$$

  • $\frac{\Delta y}{\Delta x}$表示的是一种平均值
  • $\frac{dy}{dx}$表示的是一种瞬时值

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1.导数和变化率

1 何为导数 derivative

  • 几何解释 geometric interpretation
  • 物理解释 physical interpretation
  • 导数全方位的重要性 importance to all measurements

2 如何对已知的任意函数求导

  • 思考:如何对$e^{xarctan(x)}$求导

导数的几何解释

附件/Pasted image 20210912115729.png

  • 选择函数曲线上的点$P$,其坐标值为$(x_0,y_0)$
  • $x_0$沿着x轴(x-axis)移

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