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高等数学|第0节 常用公式
一、求导公式
1、 基本初等函数求导公式
(1). 常数与幂函数
(2). 指数与对数函数
2、 三角函数与反三角函数求导
(1). 三角函数
(2). 反三角函数
3、 双曲函数与反双曲函数求导(重点)
(1). 双曲函数
- 双曲正弦:
- 双曲余弦:
- 双曲正切:
- 双曲余切:
(2). 反双曲函数
- 反双曲正弦:
- 反双曲余弦:
- 反双曲正切:
4、 基本运算法则
(1). 四则运算
(2). 复合函数(链式法则)
(3). 反函数求导
(4). 幂指函数求导
- 若 ,则:
5、 常用 阶高阶导数公式与莱布尼茨公式
(1). 基本函数的 阶导数
- ;若 则为
(2). 莱布尼茨乘积求导公式 (Leibniz Rule)
若 均 阶可导,则:
6、 特殊形式函数的求导公式
(1). 变限积分求导(含参变量积分)
- 一般形式(含被积函数内参数 ):
- 无内参形式:
(2). 参数方程求导
设 ,且 :
- 一阶导数:
- 二阶导数:
(3). 隐函数求导
由方程 确定 ,且 :
- 一阶导数:
- 二阶导数:
二、积分公式
1、 基本初等函数积分表
(1). 幂函数与指数函数
(2). 基本三角函数
(3). 平方类与相乘类三角函数
(4). 双曲函数
2、 含有 与 的拓展公式(高频)
(1). 无理/有理二次分式
(2). 二次根式分子型(三元组合)
3、 指数与三角乘积积分
4、 常用递推与高阶三角定积分
(1). 华里斯公式(Wallis 公式 / 点火公式)
(2). 常用递推关系
5、 特殊定积分、广义积分与特殊函数(重点)
(1). 定积分对称性与变式
- 偶奇性:;
- 区间再现公式:
- 周期性:若 周期为 ,则对任意 ,有
- 对称轴变化:
(2). 经典广义积分(反常积分)
- 高斯积分 (Gaussian Integral):
- 狄利克雷积分 (Dirichlet Integral):
- 欧拉-菲涅耳积分 (Fresnel Integrals):
- 对数三角积分:
(3). 伽马函数(Gamma Function)与贝塔函数(Beta Function)
-
-
性质:,当 为整数时 ;
-
-
与 函数的关系:
三、常用等价无穷小
1、 一阶基本等价无穷小(基础必备)
当 (或 )时:
(1). 三角与反三角函数
(2). 指数与对数函数
(3). 幂函数广义式
- 特别地:
(4). 双曲与反双曲函数
2、 二阶与三阶等价无穷小(相减/差值核心)
在相减项抵消(如 )或分母出现高阶项时,必须使用二阶或三阶等价无穷小:
(1). 二阶型( 阶)
(2). 三阶型( 阶 —— 高频难点)
3、 常用变体与复合结构(大题技巧)
(1). 指数与对数变形
- (常用于拆项)
(2). 幂指函数型( 型求极限常用)
4、 泰勒公式展开式(等价无穷小的根源)
当加减运算中低阶项被完全抵消时,等价无穷小代换失效,必须直接使用泰勒展开(展开到首个非零系数项):
5、 代换原则与避坑指南
核心原则: 乘除直接换,加减慎重换。
(1). 乘除关系: 若 , ,则 ,可以无条件替换。
(2). 加减关系(代换条件):
若要对 中的 分别替换为 :
- 允许替换: 当且仅当 (即两者不是同阶且同系数的无穷小)。
- 禁止替换: 若 (例如 ,若一阶替换变成 ),直接替换会导致错解!此时必须使用高阶等价无穷小()或泰勒展开式展开至相减后的首个非零项。
四、常用的泰勒(Taylor)/ 麦克劳林(Maclaurin)公式
1、 核心基本初等函数(熟记通项)
(1). 指数与对数函数
- 指数函数 (收敛域:)
-
特例变体:
-
对数函数 (收敛域:)
- 对数函数 (收敛域:)
(2). 三角函数与反三角函数
- 正弦函数 (奇函数,收敛域:)
- 余弦函数 (偶函数,收敛域:)
- 正切函数 (奇函数,展开到 或 即可)
- 反正弦函数 (奇函数,收敛域:)
- 反切函数 (奇函数,收敛域:)
- 正割函数 (偶函数,高频)
(3). 二项式展开(Generalized Binomial Series)
- 一般幂函数 (收敛域视 而定,至少在 内收敛)
- 常见重要特例:
2、 双曲函数与反双曲函数
- 双曲正弦
- 双曲余弦
- 双曲正切
- 反双曲正弦
- 反双曲正切
3、 高频复合结构与拆分展开
在计算中,常需要利用已知的基本展开式进行逐项相乘、复合或求导/积分:
(1). 对数与余弦复合
(2). 指数与三角复合 与
(3). 正弦与正切复合 与
- 经典差值:
4、 泰勒余项的三种常见形式
在证明题或误差估计题中,余项形式的选择至关重要:
(1). 皮亚诺(Peano)余项(用于极限计算)
(2). 拉格朗日(Lagrange)余项(用于中值定理证明与不等式证明)
(3). 积分余项(用于推导估计与收敛性分析)
5、 泰勒展开在极限计算中的“确定展开阶数”原则
(1). 分式型极限:
若分母是 阶无穷小,分子必须展开到 项(确保首个非零项显现)。
(2). 作差型极限 :
将 与 分别展开,直到两者系数首次不相等的那一项为止,前面抵消的低阶项即为消去项。