[研究生入学考试]考研数学超强题型总结_不怕你考不了高分

[研究生入学考试]考研数学超强型总结_不怕你考不了高分 第一讲 求极限的各种方法 通过教学使学生掌握求极限 的各种方法，重点掌握用等价无教穷小量代换求极限;用罗必塔法学 则求极限;用对数恒等式求 目g(x)极限 ;利用limf(x)的 Taylor求极限;数列极限转 化成函数极限求解 1(用等价无穷小量代换求极限 2(用罗必塔法则求极限 重 点 3(用对数恒等式求 难 g(x)极限 limf(x)点 4(利用Taylor公式求极限 5(数列极限转化成函数极限求解 1(约去零因子求极限 教 2(分子分母同除求极限 3(分子(母)有理化求极限 4(应用两个重要极限求极限 学 5(用等价无穷小量代换求极限 6(用罗必塔法则求极限 7(用对数恒等式求 提 g(x)极限 limf(x) 8(数列极限转化成函数极限求解 9(n项和数列极限问题 纲 10(单调有界数列的极限问题 1 第一讲 求极限的各种方法 21x,22221，，xx(x，3,x，1)(x，3，x，1)22求极限是历年考试的重点～过22,,x1212，lim(x，3,x，1),lim,,,,,,2,,,,22limlim1lim11ex,，,x,，,,，,，，,,,,,,,去数学一经常考填空题或选择题～但x，3，x，1,1,x,,,x,，,x,，,x,，,x1x1x1,,,,,,,,,2,, ,,近年两次作为大题出现～说明极限作，，2为微积分的基础～地位有所加强。数 ,lim,022x,，,学二、三一般以大题的形式出现。 xx，3，，1x1 ,,用等价无穷小量代换求极限～,例6:(1);(2)lim1,,g(x)2例4:求极限,，,x用对数恒等式求极限limf(x)x,,是重点～及时分离极限式中的非零因1，tanx,1，sinxxlimxa，2,,子是解题的重要技巧。 3x,0已知，求lim,8,,xx,，,xa,,,1(约去零因子求极限 4x,1。 a【解】lim例1:求极限 x,1x,15(用等价无穷小量代换求极限 1，tanx,1，sinxtanx,sinxx与1【说明】明无限接x,1lim,lim33近，但，所以这一零因x,x,x,1x,100【说明】 xx1，tanx,1，sinx子可以约去。 (1)常见等价无穷小有: 【解】当x,0 2(x,1)(x，1)(x，1)21tanxsinx1tanxsinx1,,时,lim,lim(x，1)(x，1),6limlimlim,,,x,x,11x,133x,0x,0x,024xx1tanx1sinx，，， x~sinx~tanx~arcsinx~arctanx~ln(1，x)~ 2(分子分母同除求极限 32x【注】本题除了使用分子有理化x,xe,1, lim例2:求极限 方法外，及时分离极限式中的非3x,,((((((((((3x，11b2零因子是解题的关键 (((，，1,cosx~x,1，ax,1~abx,【说明】型且分子分母都以多项2,4(应用两个重要极限求极限 ; 式给出的极限,可通过分子分母同除两个重要极限是(2) 等价无穷小量代换,只能代来求。 换极限式中的因式; 【解】xsin((和lim,13211,xx1,x,0sinx,xxxlimlim ,,lim,313x,,x,,x,033x，31，3tanx1x11xnxxx,【评注】(1) 一般分子分母同除的lim(1，),lim(1，),lim(1，x),ex,,,,,0xnx是不正确的 lim,0xn,最高次方; x,0x (2) ，第一个重要极限过于简单且可(3)此方法在各种求极限的方法,中应作为首选。 通过等价无穷小来实现。主要考(((((,m,n0nn,1第二个重要极限。 ，，，axaxa？,xxln(1)，nn10,,,,mnlim例7:求极限 lim,,mm,1x,,x,0xbx，bx，，b？1cos,xmm,10,ax，1n,,【解】 m,nlim例5:求极限 ,,,,，,xbx,1n,,,xxxxln(1)，,limlim2,, xx,,0011cos,x2【说明】第二个重要极限主要搞x3(分子(母)有理化求极限 2清楚凑的步骤:先凑出,，再凑例3:求极限. 122sinx,x，最后凑指数部分。 ，lim(x，3,x，1) lim例8:求极限 x,，,X3x,0tanx【说明】分子或分母有理化求极限，sinx,x【解】 lim是通过有理化化去无理式。 【解】 3x,0tanx例9:求极限 2 ，，sinsinsinsinxxx,，，，，lim. 4x,0x (sinsinsin)sinsinsinsinxxxxx,,limlim,43xx,,00xx coscos(sin)cosxxx,,lim2x,03x 【解】 【解】 21x,sinxxcosx11,,2limlimlim,,,,,,322x,x,x,0006x3x3x g(x)7(用对数恒等式求极limf(x)限 2 x例12:极限 lim[1，ln(1，x)],x0 【说明】(,)该类问题一般用对数恒等式降低问题的难度 (,)注意时，x,0ln(1，x)~x 【解】 2 x=lim[1，ln(1，x)],x0 2ln[1，ln(1，x)]x=limex,0 xx2ln[1ln(1)]2ln(1)，，，limlim2x,0x,0xxe,e,e. 例13:求极限 x，，12cosx，,,lim1,. ,,,,3,0xx3,,,,，， 【解】 原式 2cos，x,,xln,,3,,e,1,lim3x,0x 2cos，x,,ln,,3,,,lim 2x,0x cos1x,ln(1)，3,lim2x,0x cos11x, ,,,lim2x,036x1 x(1)，x,elim【又如】 xx,0x 8(数列极限转化成函数极限求解 3 2n1,,例14:极限n limsin,,,,nn,, ,1【说明】这是形式的的数列极限，由于数列极限不能使用罗必塔法则，若直接求有一定难度，若转化成函数极限，可通过7提供的方法结合罗必塔法则求解。 【解】考虑辅助极限 cos(1cos(sin))sin(sin)cosxxxx,,,limlim2xx,,0036xx sin1x ,,limx,066x 6(用罗必塔法则求极限 例10:求极限 2lncos2x,ln(1，sinx)lim 2x,0x ,0【说明】或型的极限,可通过0, 罗必塔法则来求。 【解】 2lncos2x,ln(1，sinx)lim2x,0x 2sin2xsin2x,,2cos2x1，sinxlim, x,02x xsin2,21,,,lim,,,3,,2x,0xx2cos2x1，sin,, 例11:求 2x22xtdtcos(),,0 lim.10,0xxsin 【说明】许多变动上显的积分表示的极限，常用罗必塔法则求解 【解】22xx22224,,xcostdtxcostdt,2x2xcosx,,00,,limlimlim10109x,0x,0x,0sinxx10x 841x1cosx1,2,lim,lim,88x,0x,010xx55 4 2,,111x,,12,,sin1y,sin1xx,,,,,,21,,yyx,,,,6limxsin,lime,lime,e,,，x,，,x,，,0y,x,, 所以，2n1,1,,6 n,elimsin,,,,nn,, 9(n项和数列极限问题 n项和数列极限问题极限问题有 两种处理方法 (1)用定积分的定义把极限转化 为定积分来计算; (2)利用两边夹法则求极限。 例15:极限 ,,111,,，，？，lim,,222222n,,，，，n1n2nn,, 【说明】用定积分的定义把极限转化 为定积分计算,是把 f(x)看成,0,1,定积分。 1,,112n,,,,,,lim,f，f，？，f,,f(x)dx,,,,,,,,,0n,,nnnn,,,,,,,, 【解】原式, ,,,, ,,1111lim，，，？,,222n,,n,,12n,,,,,,111，，，,,,,,,,,nnn,,,,,,,, 1112,1,,,lndx,0222，11，x 例16:极限 ,,111,,，，，lim？,,222n,,nnnn，，，12,, 【说明】 (1)该题与上一题类似，但是不能 凑成 ,n,112,,,,,,fff,，，，,lim？,,,,,,,,n,,nnnn,,,,,,,,的形式，因而用两边夹法则求解; (2) 两边夹法则需要放大不等式， 常用的方法是都换成最大的或最小 的。 【解】 5 ,,111,,，，，lim？,,222n,,nnnn，，，12,, 因为 n111n,，，？，,22222n，nn，1n，2n，nn，1 又 nlim2n,,n，n n,lim,1 2n,,n，1 所以 ,,111,,，，，lim？,,222n,,nnnn，，，12,,,, 例17:求 12n,,,,nnn222,,，，，lim？,,n11n，1,,nn，，,,n2,, 【说明】该题需要把两边夹法则与定 积分的定义相结合方可解决问题。 【解】 12n12n12nnnnn12221nnnnnn,，，？，,，，？，,，，？，(222)(222)11n，nn，n11n，n，n2 12n12nn11nnnnnn,，，，,，，，lim(22？2)lim(22？2),,,,nnn，nn1 x1211x2|,dx,, 0,0ln2ln2 12n,,,,nnn222,,，，，lim？,,n11n，1,,nn，，,,n2,, 1 ,ln2 10(单调有界数列的极限问题 例18:已知，x,11 6 xn,1x,1，,n,2，证明n1，xn,1 limx存在，并求该极限 nn,, 【】 一般利用单调增加有上界或单调减少有下界数列必有极限的准则来证明数列极限的存在. 【解】 xn,11,x,1，,2 nx1，n,1 xxx,x1nn,1nn,1x,x,1，,1,,,(x,x)？n，1nnn,11，x1，x(1，x)(1，x)9nn,1n,1n 1 ,(x,x),021n,19 该数列单调增加有上界，所以limxlimx存在，设 ,, nnn,,n,, xn,11,x,，对于令n1，xn,1 A，得,,A,!，,n,,1，A 1，5 2 1，5limx即 , nn,,2 x例19:设数列满足,,n 0,sin(1,2,),,,,xxxn,11nn， limx(?)证明存在，并求nn,, 12xn,,x1n，该极限;(?)计算. lim,,n,,xn,, 【解】 (?)因为，0,,x,1 则. 0sin1,,,,xx,21 可推得 0sin1,1,2,,,,,,xxn,nn，1 x，则数列有界. ,,n xxsinnn，1,,1于是 ，xxnn xxx,,0sin时，(因当)， 则 x有，可见数列单调xx,,,nnn，1 减少，故由单调减少有下界数列必有 limx极限知极限存在. nn,, 7 limxl,设，在nn,, 两边令，得 xx,sinn,,nn，1 ，解得，即ll,sinl,0 lim0x,. nn,, (?) 因 1122xxnn,,,,xxsinnn，1limlim,,,,,nn,,,,xxnn,,,, ,1，由(?)知该极限为型， 1211sinxx,,,12sinx1,,,,x123,,xx,,x6limsinx,lime,lime,e,,，，，x0x0x0,,,x,, (使用了罗必塔法则) 11故 221xx,nn,,,,xxsinnn，16limlime,,,,,,nn,,,,xxnn,,,,. 8 第二讲 无穷小与函数的连续性 教学 通过教学使学生掌握无穷小量及无穷小量，无穷大量的概念。无穷小量与无穷大 目的 量之间的关系，函数的连续性的判定及函数的间断点的求法。 重 1(用等价无穷小量代换求极限 点 2(函数的连续性的判 难 3. 间断点的求法 点 ,. 无穷小 lim,,0,如果,就说在这个极限过过程中是无穷小量。 教 ,.无穷大 lim,,，,lim,,,,, ，，，就说在这个极限过过程中是无穷大量。 lim,,,,, ,无界量 4.函数的连续性 学 定义1 函数在点的某一领域内有定义，如果 x，，y,fx 0 limfx，，(1)极限存在; xx,0 ，，，，limfx,fx(2)。 0提 x,x0 那么就称在点连续。 x，，y,fx0 ,、函数的间断点 第一类间断点 左右极限相等(可去间断点) 间断点 (左右极限都存在) 左右极限不相等(跳跃间断点) 纲 第二类间断点(左右极限至少有一个不存在 9 第二讲 无穷小与函数的连续性 无穷小量、函数的连续性、间断点的判定等问题的实质是极限问题～理解这些问题的概念～熟练 运用求极限的方法是解决这类问题的关键。 ,. 无穷小 lim,,0,如果,就说在这个极限过过程中是无穷小量。 【说明】,1,说一个函数,数列,是无穷小量～必需指明在哪个极限过程中。在这个极限过程中 ,,是无穷小量～在另一个极限过程中不一定是无穷小量。时～是无穷小量～但x,0sinxx,1 时～不是无穷小量, sinx ,2,0是唯一可作为无穷小的常数, 23x，3x,3,作为无穷小量,,～主要看低次方项,作为无穷大量,,～主要看高x,0x,,次方项, 在同一变化过程中 ,,,,,如果,就说是比高阶的无穷小,记作; lim,0,，，, ,,如果,就说是比低阶的无穷小. lim,,,, ,,如果,就说与是同阶无穷小; lim,c,0,, ,k,如果,就说是关于的k阶无穷小，. lim,c,0,k,0,,,O(),k, ,,,~,如果,就说与是等价无穷小,记作. lim,1,, 2例1:当x,0时，与是等价无穷小，则求k. ,(x),1，xarcsinx,cosx,(x),kx ,(x)1，xarcsinx,cosx【解】 由题设， lim,lim2x,x,00,(x)kx xarcsinx，1,cosxlim = 2x,0kx(1，xarcsinx，cosx) xxx1arcsin，1,cos3=， lim,,12x,02kkx4 3得k,. 4 2xxx，23x,0,,costdt,,,tantdt,,,sintdt例2:时无穷小量，排列起来，使排在后面,,,000 的是排在前面的一个的高阶无穷小量。排列顺序是( ) ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,a) ( b) ( c) ( d) ( 10 kkxx【说明】,1,无穷小量的阶主要看它和哪个同阶～然后再阶排定顺序, ,2,无穷小量求导数后阶数降低一阶。 123,,,,,cosx(0阶)，,,2xtanx(2阶)，,,sin(x)(1阶)【解】，应选 ,。 2x ,,,f(x)f(0),f(0),f(0),0例3:设函数在,,的某邻域具有二阶连续导数，且(证明:存在惟x a,b,c一的一组实数，使得当时， h,0 2( af(h)，bf(2h)，cf(3h),f(0),o(h) afhbfhcfhf()，(2)，(3),(0)【分析】条件告诉我们 lim,02x,0h 因而 f(x)连续 limaf(h)，bf(2h)，cf(3h),f(0),limaf(0)，bf(0)，cf(0),f(0),0x,0x,0 f(0),0,a，b，c,1,0 罗,,,afhbfhcfhfafhbfhcfh()，(2)，(3),(0)()，2(2)，3(3) lim,lim,02x,0x,0hh2 ,,,,af(0)，2bf(0)，3cf(0),0f(0),0,a，2bb，3c,0同上， 。。。。。。。。。。。。。 【证】略 ,.无穷大 lim,,，,lim,,,,, ，，，就说在这个极限过过程中是无穷大量。 lim,,,,, 定理:当自变量在同一变化过程中时， 1f(x)(,)若为无穷大量，则为无穷小量。 f(x) 1f(x)f(x),0(,)若为无穷小量，且，则为无穷大量。 f(x) knn【说明】常见无穷大量的阶 　lnn,n,n,a(a,1),n(n,,),无界量 |f(x)|,Mf(x)I 如不存在M,0,x,I使，对，都有，则称在上无界 (a,,,a)(a,，,)limf(x),,limf(x),, ，则上无界，，则上无界 x,ax,，, 11sin例4:,时，变量 是( C ) x,2xx a)无穷小 b) 无穷大;c)无界，但不是无穷大; d)有界，但不是无穷小( 4.函数的连续性 11 函数在点的某一领域内有定义，如果 x，，y,fx0 limfx，，(1)极限存在; xx,0 (2)。 ，，，，limfx,fx0x,x 0 那么就称在点连续。 x，，y,fx0 f(x)(a,b)f(x)(a,b)如果函数在开区间内每一点都连续,则称在开区间内连续;如果函数 baf(x)(a,b)f(x)[a,b]在开区间内连续,在点右连续,在点左连续,则称函数在闭区间上连续。 x0如果,就说函数在点左连续。 ，，，，limfx,fx，，fx0,x,x0 x0如果,就说函数在点右连续。 ，，，，limfx,fx，，fx0，x,x0 tanx,1,e,0,x,,x,arcsin例,:。 fxx()0(2),,,在连续，则a=,2,2x,aex,0,,, 【解】 ，， ，，，，a,,2limfx,,2limfx,a，,x,xx,x00 ,、函数的间断点 x0设函数在点的某去心领域内有定义.在此前提下,如果函数有下列三种情形之一: ，，，，fxfx 在没有定义; x,x0 虽在有定义,但不存在; x,x，，limfx0x,x0 虽在有定义,且存在,但; x,x，，，，，，limfxlimfx,fx00x,xx,x00 则函数在点为不连续,而点称为函数的不连续点或间断点. xx，，，，fxfx00 间断点的分类: x0 ,，第一类间断点:左极限f，，x及右极限f，，x都存在， 00 ,，可去间断点: f，，，，x,fx，(补充定义使之连续) 00 ,，，，，，跳跃间断点:fx,fx， 00 ,，，，，，第二类间断点: 左极限fx及右极限fx至少有一个不存在， 00 无穷间断点: ， ，，limfx,,x,x0 第一类间断点 左右极限相等(可去间断点) 间断点 (左右极限都存在) 左右极限不相等(跳跃间断点) 第二类间断点(左右极限至少有一个不存在) lnxf(x),例6:求的间断点，并指出它的类型。 2x,3x，2 【分析】由于初等函数在定义域内都是连续的～所以间断点必定是无定义的或分段函数的分点。 12 lnxlimf(x),lim,,【解】，是第二类间断点 x,02x,0x,0x3x2,， xxln1/ fx，是第一类间断点 x,1lim(),lim,lim,,12x,1x,1x,1xxx2,3,3，2 lnx limf(x)lim，是第二类间断点 x,2,,,2x,x,22x3x2,， x sint,sinxsint,,f(x)limf(x),例7:，求的间断点，并指出其类型( ,,t,xsinx,, sint,,sintcostxln,1，1,,x(,1)xxsinx,,sinxsinxlimlimlimt,xt,xt,xsint,sinxsint,sinxcostsinx【解】 f(x),e,e,e,e x,2k,(k,0)可去间断点，第二类间断点， x,0 , 3,ln(1，)ax,,0x,arcsinxx,f(x)例8:(),6,0,=,时,在x=0点连续，x=0是可去间断点。 fxxa,ax2,，,,1exax,0x,x,sinx4, 33ln(1，ax)axf(0,0),limf(x),lim,lim【解】 ,,,x,x,x,000x,arcsinxx,arcsinx2223ax3ax3axlim,lim =lim,,6a.= ,,,2x,0x,0x,01121,x,1,x1,221,x ax2，,,1exaxf(0，0),limf(x),lim ，，,,x0x0xxsin4 ax2axe，x,ax,1ae，2x,a24lim,4lim,2a，4. = 2，，,,00xx2xx2f(0,0),f(0，0),6a,2a，4令，有 ，得a,,1或a,,2. limf(x),6,f(0)当a=-1时，，即f(x)在x=0处连续. x,0 limf(x),12,f(0)当a=-2时，，因而x=0是f(x)的可去间断点. x,0 xe,ba,bf(x),例5:确定的值，使得有第二类间断点x,0及可去间断点x,1。 (x,a)(x,1) xe,bxlimf(x),lim,A【解】 常数，b,e lim(e,b),0,1,1xx,1xx()(1)x,ax,ee,limf(x)lim,,,,0,0xx(xa)(x1),,a,0 ， 13 第三讲 导数与微分法研究 教学 通过教学使学生掌握导数的定义，导数的几何意义及微分的概念，熟练掌 目的 握导数的各种求导方法。 1(隐函数的导数求法 重 2(参数方程确定的函数的导数求法 点 g(x)3(形如的函数的导数求法――取对数求导法 y,f(x)难 ,. 变动上线的积分表示的函数的导数 点 一、基本概念 1(导数及其变形 教 2(分段函数的导数通过左右导数来求 ,.导数的几何意义 4.微分的定义 二、求导方法 ,.求导公式及其应用 学 ,.复合函数求导法 ,(隐函数的导数求法 4(参数方程确定的函数的导数求法 提 5(极坐标方程表示的的函数的导数求法 g(x),(形如的函数的导数求法――取对数求导法 y,f(x) ,(分段函数的导数 ,(变动上线的积分表示的函数的导数 纲 14 第三讲 导数与微分法研究 一元函数的导数与微分是微积分的基础～经常出选择题与填空题～可作为求极限、求驻点、求拐 点、求多元函数的偏导数与全微分等问题的基础。重点掌握分段函数的导数、隐函数的导数、参数,极 坐标,方程确定的函数的导数。变动上限的积分表示的函数的导数每年都考。 一、基本概念 1(导数及其变形 fxfxfxxfxfxhfx(),()(，,),()(，),()00000 lim,lim,limx,x,x,h,000xxxh,,0 f(x)例1:设在可导，求 x0 fxhfxfxhfxh(,3),()(，2),(,2)0000(1)， (2) limlimh,h,00hh 11nfxfx(3) lim[(，),(,)]00n,0nn2 2(分段函数的导数通过左右导数来求 f(x),|x,a|,(x),,(x)f(x)例2:设在连续，文在什么条件下在可导, x,ax,a f(x),f(a)【解】 lim,lim,,(x),,,(a),,x,ax,ax,a f(x),f(a) lim,lim,(x),,(a)，，x,ax,ax,a ,,(a),,(a),(a),0f(x)当，即时，在可导。 x,a 2f(x),|x|f(x),x|x|【讨论】，，分别有几个不可导点。 f(x),x(x，1)(x,1)|x,1| 2,,1xx(),例3:已知函数fx处处可导，试确定a、b的值。 ,ax，bx,1, f(x)【解】(1)欲使在x,1处可导，必先在x,1处连续， a，b,1limf(x),limf(x),f(1)故有，即 ,，x,1x,1 f(x)(2)又在x,1处的左、右导数分别为 2x(1，,),1,f(1),lim,2,,,x,0x,， a(1，,x)，b,1a,x,f(1),lim,lim,a，，，,x,0,x,0,x,x， f(x)a,2b,,1a,2b,,1故，从而，所以，当，时处处可导。 ,.导数的几何意义 y,f(x)y,f(x)设函数在点的导数存在，为，则导数值为函数上一点(，)xf'(x)xf(x)0000 1处的切线的斜率。此时，切线方程为:;法线方程为:。 y,y,f'(x)(x,x)yyxx,,,,()00000fx'()0 2y,x，1例4:求的切线方程，使此切线与直线的斜率相同。 y,x 2y,x【解】设切点为(x，y)，则有:， 0000 15 y,x，1由已知，切线斜率与相同，则， y'|,1x0 11可解得:， x,？y,0024 111切线方程为: 即。 y,,x,y,x,424 4y,f(x)y,f(x)(1,1)例5:函数由方程确定，求在处的切线方程。【解】略 xy，2lnx,y 4.微分的定义 设函数在某区间内有定义，及在这区间内，如果因变量的增量xx，,x，，y,fx00 ,x可表示为，其中A是不依赖于的常数，而是，，，，,y,fx，,x,fx，，，，,y,A,x，0,x0,x00 ,x时比高阶的无穷小，那么称函数在点是可微的。而叫做函数在,x,0A,xx，，，，y,fxy,fx0x0dydy,A,x点相应于自变量增量的微分，记作。即。 ,x 二、求导方法 ,.求导公式及其应用(略),.复合函数求导法(略),(隐函数的导数求法 21dy例6:求由方程所确定的隐函数的二阶导数 x,y，siny,0，，y,fx2dx2 ,yx,【解】两边对求导得: „„„„„„„„„„ (*) 1,y，cosy,02 2,,,2dyd2,2siny,y,4siny,,,？y,由此得 ,,, 223,,2,cosydx2,cosydx，，，，2,cosy2,cosy,, 1,,,,,,，，,y，ycosy,ysiny,y,02方法二:对(*)式再两端求导得: 2,,212,,,siny,ysiny,,22,cosy,,ysiny,4siny,,2,, ？y,,,,312,cosy2,cosy，，2,cosy1,cosy2 4(参数方程确定的函数的导数求法 ,x,t，，,(1)若参数方程确定与y之间函数关系，则称此函数为由参数方程所确定的函数。 x,，，y,,t, (2)计算导数的方法 dy2,,,,ddytdtt，，，，dydx,,,， 2,,，，，，dx,tdt,tdxdx t2,dydy,xsinudu,,y,f(x)a例7:函数由参数方程确定，求 ， ,2dxdx,ysint,, dx,sintdt,dy【解】 ,cott,dy,costdtdx, 16 2dydy12 ,, d(),,csctdt23dxsintdx 22,,，2xttdyy,f(x)例8:函数由方程确定，求 ,22dxt,y，siny,1, 【解】略 5(极坐标方程表示的的函数的导数求法 ,,,,x()cos,,,,(,)设极坐标方程为，化为直角坐标，进一步转化为直角坐标求解。 ,,y,(,)sin,, dy2,y,f(x)例9: 函数的极坐标方程为，求 ,,edx ,,22,,,,,,,,dxe(2cossin)d,xecos【解】 ,,2,2,y,esin,dy,e(2sin,，cos,)d,,, ,,dy2cos,sin, dx2sin,，cos, g(x),(形如的函数的导数求法――取对数求导法 y,f(x) dycosx例10:，求 y,(sinx，1)dx lny,cosxln(sinx，1)【解】 方程两边关于求导 x 21cosx,y,,sinxln(sinx，1)， ysinx，1 2，，xcosxcos, yxxx,(sin，1),sinln(sin，1)，,,xsin，1，，7(分段函数的导数 分段函数的导数在分段点通过左右倒数来讨论。 ,x,g(x),e,x0,,,g(x)g(0),1,g(0),,1,f(x)f(x),例11:设，有二解连续的导数， 求 ,x,0x,0, 【解】 当x,0时 ,x,x,[g(x)，e]x,g(x)，e,f(x), 2x x,0当时 ,x,x,x,,,,,()()()(0)1gx,egx，egx,eg,(0)limlimlimf,,,, 2000x,x,x,222xx 8.变动上线的积分表示的函数的导数 x,f(x)F(x),f(x)F(x),f(t)dt 连续，若，则 ,a 17 例12:求导数 xdtx(1) cos(2t)edt,cos(2x)e,adx 3dt2x(2) cos(2t)edt,,2cos(4x)e,2xdx2x2dt2x2x(3) cos(2t)edt,2xcos(x)e,2cos(2x)e,2xdx xxxdddtttx(4) xcos(2t)edt,[xxcos(2t)edt],cos(2t)edt，xcos(2x)e,,,aaadxdxdx 1d(5) f(x)是连续函数，求f(tx)dt,0dx 1x1 令y,tx,则f(tx)dt,f(y)dy,,00x 1xd11所以， f(tx)dt,,f(y)dy，f(x)2,,00dxxx 1x,,f(x)f(x)，xf(x,1),4f(xt)dt，f(t,1)dt例13:设可导，，并且 ,,0032,x，x，2xf(x) 求 1x1【解】 令y,tx,则f(tx)dt,f(y)dy,,00x 1x32,x，x，2xf(xt)dt，f(t,1)dt代入 ,,00 xx432,x，x，2xf(t)dt，xf(t,1)dt得 两边两次求导 ,,00 2 f(x,1),6x，3x 2 f(x),6x，15x，9 xx,tftdt()(),0f(0),0例14:设函数f(x)连续，且，求极限 lim.x0x,xfx,tdt(),0 xtu,,xx0f(x,t)dt,f(u)(,du),f(u)du【解】 由于,于是 ,,,x00xxx(xt)f(t)dtxf(t)dttf(t)dt,,,,,000limlim ,xx00x,x,xf(xt)dtxf(u)du,,,00 xx,xf(),f(t)dt，xf(x),xf(x)f(t)dt,,.lin00lim=== x,0limxf(,)，xf(0)xx,00x,x,f(u)du，xf(x)f(u)du，xf(x),,00f(0)1,.f(0)，f(0)2 = 18 第四讲 微积分中存在性问题的证明方法 通过教学使学生掌握微积分中存在性问题证明的一般方法，熟练掌握用介教学 值定理或根的存在性定理证明存在性问题;用中值定理证明存在性问题;用泰目的 勒公式证明存在性问题 重 1(用介值定理或根的存在性定理证明存在性问题 点 2(用中值定理证明存在性问题 难 3(用泰勒公式证明存在性问题 点 1(基本结论 (1)有界性;最值性;零点定理;介值性定理;罗尔定理;拉格朗日中值定理;柯西 中值定理 2(证明思路 教 f(x),,[a,b] (1)设在[a,b]上连续，条件中不涉及到导数或可微，证明存在，使得 f(x),c，一般用介值定理或根的存在性定理。 f(x),,(a,b),(2) 设在[a,b]上连续，在(a,b)上可导，证明存在，使得结论中包含和 学 一阶导数的等式成立，一般用中值定理。 f(x),,(a,b)(3) 设在[a,b]上连续，在(a,b)上二阶可微，证明存在，使得结论中包含 ,和二阶导数的等式成立，一般三次使用中值定理或用泰勒公式。 提 f(x),,(a,b)(4)设在[a,b]上连续，在(a,b)上三次(或以上)可导，证明存在，使得 ,结论中包含和三阶导数的等式成立，一般用泰勒公式。 bf(c),f(x)dx(5)条件中包含时，要首先使用积分中值定理处理，得到纲 ,a f(c),f(,)，作为其他证明的条件。 3.存在性证明中辅助函数的构造方法 19 第四讲 微积分中存在性问题的证明方法 微积分中存在性问题的证明问题涉及闭区间上连续函数的性质、微分中值定理、积分中值定理和泰勒公式～是历年考试的重点～一定熟练掌握。这一问题的突破点是选择正确的解题思路并合理构造辅助函数～有时辅助函数需要借助微分方程来寻找寻找。 1(基本结论 (1)有界性:若fxCabMxabfxM()[,]0,[,],(),,，,,,,。 fxCab()[,],fx()[,]ab(2)最值性:若，则在能取到最大值和最小值。 fxCab()[,],fafb()()0,(,)abfc()0,(3)零点定理:若，且，则在内至少存在一点，使。 c fxCab()[,],Mm,fx()[,]ab(4)介值性:若，分别是在上的最大值和最小值，则,,,[,]mM[,]abfc(),,，在至少存在一点，使。 c f(x)(a,b)(5)罗尔定理 如果函数满足:(1)在闭区间上连续～ (2)在开区间内可导～ (3)[a,b] ,(a,,,b)f(a),f(b)在区间端点处的函数值相等，即～ 那么在内至少在一点 ～ 使得函数(a,b)f(x) 'f(,),0在该点的导数等于零，即, (a,b)(6)拉格朗日中值定理 如果函数f(x)满足(1)在闭区间上连续～ (2)在开区间内可[a,b] 导～ 那么在内至少有一点～ 使得等式 (a,b),(a,,,b) 'f(b),f(a),f(,)(b,a) '[a,b]F(x)(a,b)(7)柯西中值定理 如果函数及在闭区间上连续,在开区间内可导,且在F(x)f(x) ',f(b),f(a)f()(a,b)(a,b)内每一点均不为零，那末在内至少有一点,(a,,,b),使等式成立 ,'F(b),F(a)F(,)2(证明思路 f(x),,[a,b]f(x),c (1)设在[a,b]上连续，条件中不涉及到导数或可微，证明存在，使得，一般用介值定理或根的存在性定理。 f(x),,(a,b),(2) 设在[a,b]上连续，在(a,b)上可导，证明存在，使得结论中包含和一阶导数的等式成立，一般用中值定理。 f(x),,(a,b),(3) 设在[a,b]上连续，在(a,b)上二阶可微，证明存在，使得结论中包含和二阶导数的等式成立，一般三次使用中值定理或用泰勒公式。 f(x),,(a,b),(4)设在[a,b]上连续，在(a,b)上三次(或以上)可导，证明存在，使得结论中包含和三阶导数的等式成立，一般用泰勒公式。 bf(c),f(,)f(c),f(x)dx(5)条件中包含时，要首先使用积分中值定理处理，得到，作为其,a 他证明的条件。 20 3.存在性证明中辅助函数的构造方法 存在性证明中成功构造辅助函数是解题的关键。辅助函数大多来源于结论，从对结论的分析中得出辅助函数。 f(x)f(0),f(2a),例1、设在[0，2a]上连续，，证明在[0,a]上存在使得 f(a，,),f(,) . f(a，,),f,(),f(a，,),f(,),0,f(a，x),f(x),0【分析】 G(x),f(a，x),f(x)x,[0,a]G(x)【证明】令，(在[0,a]上连续，且 G(a),f(2a),f(a),f(0),f(a) G(0),f(a),f(0) f(a),f(0),,0f(a，,),f(,)当时，取，即有; f(a),f(0)G(0)G(a),0,,(0,a)G(,),0当时，，由根的存在性定理知存在使得，，即f(a，,),f(,)( ,,(0,3)例2设函数f(x)在[0，3]上连续，在(0，3)内可导，且f(0)+f(1)+f(2)=3, f(3)=1.试证必存在， ,f(,),0.使 ,[0,3)f(c),1,f(3)【分析】 根据罗尔定理，只需再证明存在一点c，使得，然后在[c,3]上应用 f(0)，f(1)，f(2)罗尔定理即可. 条件f(0)+f(1)+f(2)=3等价于，问题转化为1介于f(x)的最值,13 之间，最终用介值定理可以达到目的. 【证明】 因为f(x)在[0，3]上连续，所以f(x)在[0，2]上连续，且在[0，2]上必有最大值M和最小值m，于是 m,f(0),Mm,f(1),Mm,f(2),M ， ，. f(0)，f(1)，f(2)故 m,,M.3 c,[0,2]由介值定理知，至少存在一点，使 f(0)，f(1)，f(2) f(c),,1.3 因为f(c)=1=f(3), 且f(x)在[c,3]上连续，在(c,3)内可导，所以由罗尔定理知，必存在 21 ,,,(c,3),(0,3)f(,),0.，使 f(x)f(1),0,例3、设函数在[0,1]上连续，在(0,1)上可导，，证明:在(0,1)内存在，使得 ,f(),,f(),,(【分析】本题的难点是构造辅助函数，可如下分析: , ,f(),,,,，，f,(),,,f(,)，,f(,),0,f(x)，xf(x),0,xf(x),0 , G(x),xf(x)G(x)【证明】令，则在[0,1]上连续，在(0,1)上可导，且 ,,G(0),0f(0),0,G(1),1f(1),0G(x),f(x)，xf(x) , ,f(),,,,,,(0,1)G(,),f(,)，,f(,)f(),,由罗尔中值定理知，存在，使得(即 , 1,x1kf(x)例4设函数在,0，1,上连续，(0，1)内可导，且 f(1),kxef(x)dx,0 ,1,证明:()( k,1，,,(0,1)，使f(,),(1,,)f(,) 【分析】本题的难点是构造辅助函数， ,1,,,,f(,),(,,1)f(,),f,()，f(,),,f(,) f(,),(1,,)f(,) x,x,,xf(x)，f(x),xf(x)[xf(x)],xf(x) xf(x),exef(x),1 1,,,xg(1),g(,)令 f(1),,ef(,)g(x),xef(x) 【证明】略 1f(x)例5设函数在,0，1,上连续，(0，1)内可导，且 f(0),f(1),0,f(),12 1证明:(1) ，,,(,1)，使f(,),,2 ,,(2)对于任意实数， ，,,(0,,)，使f(,),,(f(,),,),1 【分析】本题的难点是构造辅助函数， ,,,f(,),,(f(,),,),1f(,),,f(,)，,,1,f(x),,f(x)，,x,1,0 ,f(x),,f(x),1,,x ,,dxdx,，，,x,,f(x),eC，(1,,x)edx,Ce，x ,,,，， 22 ,,x,,x 令 [f(x),x]e,Cg(x),e[f(x),x] f(x)f(0),0,,x,(0,1),f(x),0例6、设函数在,0，1,上连续，(0，1)内可导，且 ,,,,nf()f(1,), 证明:(为自然数)( ，,(0,1)，使,nf(,)f(1,,) 【分析】本题构造辅助函数的难度大于上一题，需要积分(即解微分方程)方可得到: ,,,,,,,,nf()f(1,)nf()f(1,x)nf(x)f(1,x) ,,,,dx,dx,,f(,)f(1,,)f(x)f(1,x)f(x)f(1,x) 11n, ,ndf(x),,df(1,x),lnf(x),,lnf(1,x),,f(x)f(1,x) n ,,f(x)f(1,x),1 nG(x)G(0),G(1),0【证明】令，则在[0,1]上连续，在(0,1)上可导，且，G(x),f(x)f(1,x) ,G(,),0，即 ，,,(0,1)，使 n,1n,,， nf(,)f(x)f(1,,),f(,)f(1,,),0 n,1f(x),0又，约去，整理得证( f(x) f(x)f(0),0f(1),1例7、设函数在[0,1]上连续，在(0,1)上可导，，.证明: ,f(,),1,,(1)在(0,1)内存在，使得( //, (2) 在(0,1)内存在两个不同的点， ,使得f(,)f(,),1 【分析】 第一部分显然用闭区间上连续函数的介值定理;第二部分为双介值问题，可考虑用拉格朗 日中值定理，但应注意利用第一部分已得结论. F(x),f(x),1，x【证明】 (I) 令，则F(x)在[0，1]上连续，且F(0)=-1<0, F(1)=1>0,于是由介值 ,,(0,1),F(,),0f(,),1,,定理知，存在存在 使得，即. [0,,][,,1](II) 在和上对f(x)分别应用拉格朗日中值定理，知存在两个不同的点 ,,(),(0)f(1),f()ff,,,,,,(0,,),,,(,,1)(),f(),f，使得， ,,01,, 23 ,,,,()1,()1,ff,,,,()(),,,,,1.于是 ff ,,,,1,1, 类似地还有 f(x),例8、设函数在[a,b]上连续，在(a,b)上可导，证明:在(a,b)内存在,使得, a，b//f(,),f(,)( 2, f(x)f(a),f(b),1,例9:设函数在[a,b]上连续，在(a,b)上可导，证明:在(a,b)内存在,, ,,,/使得 ( e[f(,)，f(,)],1 例10:设函数f(x), g(x)在[a, b]上连续，在(a, b)内具有二阶导数且存在相等的最大值，f(a)=g(a), ,,,,,,(,)abfg()().,,,f(b)=g(b), 证明:存在，使得 【分析】需要证明的结论与导数有关，自然联想到用微分中值定理，事实上，若令 ,,,,Fxfxgx()()(),,F()0,,Fx()Fx()，则问题转化为证明, 只需对用罗尔定理，关键是找到的端点函数值相等的区间(特别是两个一阶导数同时为零的点)，而利用F(a)=F(b)=0, 若能再找一点cab,(,)Fc()0,[,],[,]accb，使得，则在区间上两次利用罗尔定理有一阶导函数相等的两点，再 ,Fx()对用罗尔定理即可。 Fxfxgx()()(),,【证明】构造辅助函数，由题设有F(a)=F(b)=0. 又f(x), g(x)在(a, b)内具有相等的最大值, 不妨设存在x,x, x,x,(a,b)使得 1212 ， fxMfxgxMgx()max(),()max(),,,,12abab[,][,] Fc()0.,x,xc,x若，令, 则 121 x,x若，因，从而存在 FxfxgxFxfxgx()()()0,()()()0,,,,,,12111222 Fc()0.,，使 cxxab,,[,](,)12 [,],[,]accb在区间上分别利用罗尔定理知，存在，使得,,,,(,),(,)accb12 ,,,Fx(). 再对在区间上应用罗尔定理，知存在，有 FF()()0,,[,],,,,,,,(,)(,)ab,,121212,,,,,,F()0,,fg()().,,,， 即 24 第五讲 微积分中不等式的证明方法讨论 通过教学使学生掌握利用函数的单调性证明不等式;利用拉格朗日中值定教学 理证明不等式;利用函数的最值证明不等式;利用泰勒公式证明不等式;积分目的 表示的不等式的证明 1(利用函数的单调性证明不等式 重 2(利用泰勒公式证明不等式 点 难 3(积分表示的不等式的证明 点 1.利用函数的单调性证明不等式 ,(a,b)f(x),0f(x)(a,b)(a,b) 若在上总有，则在单调增加;若在上总有 教 ,f(x),0f(x)(a,b)，则在单调减少。 2.利用拉格朗日中值定理证明不等式 对于不等式中含有拉格朗日中值定理先处理f(b),f(a)的因子,可考虑用学 以下。 3.利用函数的最值证明不等式 mM令上连续，则存在最大值和最小值，f(x)在区间[b,a]f(x)在区间[b,a]提 m,f(x),M那么: 4.利用泰勒公式证明不等式 如果要证明的不等式中，含有函数的二阶或二阶以上的导数，一般通过泰 纲 勒公式证明不等式。 5.积分表示的不等式的证明 25 第五讲 微积分中不等式的证明方法讨论 不等式的证明题作为微分的应用经常出现在考研题中。利用函数的单调性证明不等式是不等式证明的基本方法～有时需要两次甚至三次连续使用该方法。其他方法可作为该方法的补充～辅助函数的构造仍是解决问题的关键。 1.利用函数的单调性证明不等式 ,,(a,b)f(x),0f(x)(a,b)(a,b)f(x),0f(x) 若在上总有，则在单调增加;若在上总有，则(a,b)在单调减少。 【评注】构造恰当的辅助函数是解决问题的基础，有时需要两次利用函数的单调性证明不等式，有时需要对进行分割，分别在小区间上讨论。 (a,b) 例,:证明:当时， 0,,,ab, . bbbbaaaasin2cossin2cos，，,，，,, 【分析】 利用“参数变易法”构造辅助函数，再利用函数的单调性证明. 【解】 令 fxxxxxaaaaaxb()sin2cossin2cos,0,，，,,,,,,,,,,， ,,fxxxxxxxx()sincos2sincossin,,f()0,,,，,，,,，则 ，且. ,,fxxxxxxx()cossincossin0,,,,,,又 ，()， 0,sin0,,,xxx,时 ,,,fx()fxf()()0,,,fx()故当0,,,,axb,时，单调减少，即，则单调增加，于是fbfa()()0,,，即 bbbbaaaasin2cossin2cos，，,，，,,. 【评注】 证明数值不等式一般需构造辅助函数，辅助函数一般通过移项，使不等式一端为“0”，另一端即 fx()fx()为所作辅助函数，然后求导验证的增减性，并求出区间端点的函数值(或极限值)。 4222e,a,b,e例2:设, 证明. lnb,lna,(b,a)2e 4422【分析】即证 bbaaln,,ln,22ee 4lnx42, 【证明】设， 则 ， ,xxx,(),ln,(x),2,22exe 1,lnx,, , ,(x),22x 2,,,,(x),0,,(x)e,x,e所以当x>e时， 故单调减少，从而当时， 442,, ， ,(x),,(e),,,022ee 26 2,(x)e,x,e即当时，单调增加. 2,(b),,(a)e,a,b,e因此当时，， 4422即 ， bbaaln,,ln,22ee 422故 . lnb,lna,(b,a)2e 4222【评注】 本题也可设辅助函数为，请自己证明。 ,(x),lnx,lna,(x,a),e,a,x,e2e 22例3:证明不等式: (x,1)lnx,(x,1) (x,0) 0,x,1及1,x,,【分析】当时，两端都等于0，等号成立;应分两种情况讨论。 x,1 x,1,(x，1)lnx,x,1即证:(1) 22 (2) x,1,(x,1)lnx,(x,1) x,1,(x，1)lnx,x,1 (3) 下面的证明就简单了。 b2(b,a)ln,例4:设b,a,e，证明: aa，b 【分析】该题的关键是设辅助函数，由多种设法 x2(x,a) (1)b,a,e f(x),ln,,aa，x f(x),(a，b)(lnx,lna),2(x,a) (2) ，b,a,e 当然，第二种设法更简单 a，xax,0,a,e例5:设 ，证明 a,(a，x) 【分析】辅助函数也有多种设法 a，xax,0,a,e (1)， f(x),a,(a，x) f(x),(a，x)lna,aln(a，x)x,0,a,e (2) ， f(y),ylna,alny (3) ， y,a,e 当然，第三种设法更简单。 2alnblna1,,,b,a,0【】设，证明不等式 22ba,ab，ab 2.利用拉格朗日中值定理证明不等式 27 对于不等式中含有拉格朗日中值定理先处理以下。 f(b),f(a)的因子,可考虑用 a,baa,b例6:证明:当0e时， 所以单调减少，从而，即 ,(,),,(e) 2,lnlne2,, ， 22,ee 422故 . lnb,lna,(b,a)2e 2alnblna1,,,0,a,b例8:设，则 22ba,ab，ab lnb,lna1a,f(x),x,,a(lnx,lna)【提示】证明，可构造 b,aabx 3.利用函数的最值证明不等式 M令上连续，则存在最大值和最小值，那么: f(x)在区间[b,a]f(x)在区间[b,a]m m,f(x),M 28 1pp例9:设, 证明 1,x,1,x，(1,x),1,(p,1),1p2 pp证明:令， f(x),x，(1,p),x,[0,1] p,1p,1, 由 f(x),px,p(1,x),0 1p,1p,1 得，球的惟一的驻点， x,x,(1,x)2 111f(x)(0)(1)1,()，和1是在[0，1]上的最小值和最大值。 f,f,f,2p,1p,122 1pp 所以: ,x，(1,x),1,p,12 ,..利用函数的凹凸性证明不等式 ,,(a,b)f(x),0y,f(x) (1)在上，若，则的图像是凹的，弦在图像的上方; ,,(a,b)f(x),0y,f(x)(,)在上，若，则的图像是凸的，弦在图像的下方; x，y,tanx，tany,2tan例10: 设0, 证明 ,x,y,22 ,()tan,0解: fx,x,x,2 ,2,,()sectan0,0 fx,xx,,x,2 1x，yy,f(x)所以的图像是凹的，得证 [f(x)，f(y)],f()22 ,.利用泰勒公式证明不等式(见第七讲) 29 第六讲 中值定理的其它应用 (1) 正确理解函数在指定区间上单调性的判定法。 (2) 会球函数的极值与最值。 教学 (3) 掌握用定义及二阶导数判定函数图形的凹凸性并求出拐点。 目的 会求曲线的水平与垂直渐进线 重 重点:函数单调性的判定，曲线凹凸的判定及拐点的求法与判定 点 难点:函数单调性的判定，曲线凹凸的判定及拐点的求法与判定 难 点 1.函数单调性的判定 2.一元函数的极值 教 (,)极值是函数的局部概念 (,)极值点在驻点及不可导点取得 (,)极值点的判别法 3..曲线的凹凸性与拐点 学 曲线的凹凸性与其二阶导数的符号之间的关系。 fx()ab,ab,设在上连续，在内具有一阶和二阶导数，那么 ，，,, ,,fx()0,fx()ab,ab,(1) 若在内，则在上的图形是凹的; ，，,,提 ,,fx()0,fx()ab,ab,(2) 若在内，则在上的图形是凸的; ，，,, (3) (拐点)曲线的凹，凸的分界点称为拐点。 ,.函数的最值 fx()ab,ab,假定在上连续，在开区间内可导，且至多存在有限个点处的导数为，，,,纲 fx()ab,零或不存在的情况下讨论函数在上最大值和最小值的求法 ,, ,.函数的渐近线 30 第六讲 中值定理的其它应用 中值定理用于求函数的增减区间、判定函数的增减性、求函数的凹凸区间～求函数的拐点、 求函数的极值与最值、求函数的渐近线等。 1.函数单调性的判定 函数在上连续，在内可导。 yfx,ab,ab,，，，，,, ,fx()(1)如果内,0，那么函数在上单调增加; ab,yfx,ab,，，，，,, ,fx()(2)如果ab,内,0，那么函数yfx,在ab,上单调减少。 ，，，，,,2.一元函数的极值 (,)极值是函数的局部概念 (,)极值点在驻点及不可导点取得 (,)极值点的判别法 fx()第一充分条件:设函数在处连续， x0 ,,fx()0,fx()0,fx()xxx,,,,xxx,，,,若时，，而时，，则在处取x，，，，00000得极大值; ,,fx()0,fx()0,fx()xxx,,,,xxx,，,,若时，，而时，，则 ，，，，0000 处取得极小值; x0 ,,,fx()第二充分条件:设函数在处具有二阶导数且 xfxfx()0,()0,,000 ,,,,fx()fx()当时，函数在处取得极大值;当时，函数在处fx()0,xfx()0,x0000 取得极小值。 fx()求函数的极值的步骤 ,fx()fx()(1)求出导数;(2)求出的全部驻点以及使得导数不存在的点 (3)用第一充分判别法考察这些点是否为极值点，如果是，再判断类型。 32例1:.求函数的极值 fxx()11,,，，， 22,【解】 fxxx()6(1),, ,fx()0,xxx,,,,1,0,1fx() 由得的驻点为 22,, fxxx()6(1)(51),,, ,,,,,,fff(0)60,(1)(1)0,,,,, f(0)0,fx()x,0?在处取得极小值 31 xx,,,1,1 在由第二充分判别法无法判定 (,1),,,(1,0),(0,1)(1,)，, ,,, fx()的符号 ，， fx()的单调性 fx()xx,,,1,1由第一充分判别法在处都没有极值。 2x22,t例,:求函数的单调区间与极值。 f(x),(x,t)edt,1 2x2,t,【解】=0 f(x),2xedt,1 x,0,x,,1,x,1驻点为 2x22,t2,x,, f(x),2edt，4xe,1 ,,,,f(0),0f(,1),0， x,,1,x,1x,0是极大值点，是极小值点， 1,1极大值为 ，是极小值为, (1,e)2 (,,,,1),(0,1)(,1,0),(1,，,)单增区间;单减区间 (,,,，,)例,:设函数f(x)在内连续，其导函数的图形如图所示，判断f(x)有的极值。 y O x 【解】略 3..曲线的凹凸性与拐点 曲线的凹凸性与其二阶导数的符号之间的关系。 fx()ab,ab,设在上连续，在内具有一阶和二阶导数，那么 ，，,, ,,fx()0,fx()ab,ab,(,)若在内，则在上的图形是凹的; ，，,, ,,fx()0,fx()ab,ab,(,)若在内，则在上的图形是凸的; ，，,, 32 (,)(拐点)曲线的凹，凸的分界点称为拐点。拐点必定在二阶导数等于0及不可导点取(((((((((((((((((( 得。 (( 43例3:求曲线的拐点及凹、凸的区间 yxx,,，341 (,),,，,【解】函数的定义域为 32, yxx,,1212 22,, yxxxx,,,,,362436()03 2解这个方程的 xx,,0123 22,,,,,,,0 0,,，, ，， ,,,,33,,,,,,y的符号 + - + 的凹凸性 y凹 凸 凹 211,,0,1,所以点是曲线的拐点。 ，，,,327,, ,.函数的最值 (1)最值必在驻点、不可导点和端点取得; (2)最值反映了函数的整体性质; fx()ab,(3)最值的求法:设在内的驻点及不可导点为，比较xxx,,，，12n ab,ab,的大小，其中最小的是上的最小值，最大的是fafbfxfxfx(),(),(),(),,(),,,,12n 上的最大值。 1例,.求函数 (,5??)的最值。 fxxx()1,，,x 23,,fx()0,fx()1,,【解】，由解得，比较x,421,x 35fx(),5,1，得到在上，的最小值为fff(5)65,(),(1)1,,,,,,,44 35f(5)65,,,， 最大值为。 f(),44 ,.函数的渐近线 lim(),lim(),fxxxfxKyK,,,,,铅直;水平;0xxx,,,0 fx()lim,lim(),,,,,，kfxkxbykxb斜。xx,,,,x 33 12xy,xe例,:求曲线的渐近线. 【分析】 先考虑是否有水平渐近线，若无水平渐近线应进一步考虑是否存在斜渐近线，而是 否存在铅直渐近线，应看函数是否存在无定义点. limy【解】 当时，极限均不存在，故不存在水平渐近线; 又因为 x,,,x,,, 111y222xxxlim,lime,1y,xe，，所以有斜渐近线y=x.另外，在 x=0 处无lim(xe,x),0x,,x,,,,xx 12x定义，且limxe,,，可见 x=0为铅直渐近线. x,0 1x例,:曲线，渐近线的条数为 , ye,，，ln(1)x 【分析】 先找出无定义点，确定其是否为对应垂直渐近线;再考虑水平或斜渐近线。 1x【解】 因为，所以为垂直渐近线; x,0，，,,elim[ln(1)],0xx 1x又 ，所以y=0为水平渐近线; ，，,elim[ln(1)]0,,,xx xxxyee1ln(1)ln(1)，，elim1,进一步，limlim[]lim,，,=， 2x,，,,，,,，,x,，,xxx1，exxxx 1xx = yxex,,,，，,lim[ln(1)]，,exlim[1]lim[ln(1)],，,,，,xx,，,xx xxx,, =， lim[ln(1)]limln(1)0eexe，,,，,xx,，,,，, 于是有斜渐近线:y = x. 3xf，，x,例, 求曲线的渐近线. 2x，2x,3 3f，，xx,,1【解】 32xx，2x,3x (x,,) 得k,1.再由(3)式 3x，，fx,kx,,x,,2 2x，2x,3 (x,,)y,x,2.b,,2.得从而求得此曲线的斜渐近线方程为 3x，，fx,，，，，limfx,,limfx,,又由易见，垂直渐近线方程为:x,,3x,1，，，，x，3x,1x,,3,x,1 34 第七讲 泰勒公式及其应用 通过教学使学生掌握带有皮亚诺余项的泰勒公式,带有Lagrange型余项的教学 目的 Taylor公式,函数的Maclaurin公式, 会用一阶泰勒公式解决问题。 重 1(泰勒公式的内容 点 2.利用Taylor公式求极限 难 3(利用Taylor公式求证明题 点 一、一阶泰勒公式 教 1.带有皮亚诺余项的泰勒公式 2.带有Lagrange型余项的Taylor公式 3(函数的Maclaurin公式 二、应用 学 f(x)(1) 把函数展开成n阶Maclaurin公式 f(x)(2)求的n阶导数 提 (3)利用Taylor公式求极限 (4)利用Taylor公式求证明题 纲 35 第七讲 泰勒公式其应用 一、一阶泰勒公式 ,.带有Lagrange型余项的Taylor公式 定理1(泰勒) 若函数f在(a,b)上存在直到n阶的连续导函数,在(a,b)内存在n，1阶导函数, ,则对任意给定的,至少存在一点使得: x,x,(a,b)0 ()n(1)n，,fxfx()()f(),nn，100fxfxxxxxxx()()()()(),，,，，,，, 00001!!(1)!nn，, 在之间。 x,x0 2.带有皮亚诺余项的泰勒公式 定理2若函数f在(a,b)上存在直到n阶的连续导函数,则对任意给定的 x,x,(a,b)0 ()n,fxfx()()nn00fxfxxxxxxx()()()()0(()),，,，，,，, (1) 00001!!n 称为泰勒公式的余项. 3、 函数的Maclaurin公式 2nxxxn10()exx,，，，，， 2!!n 3521m,xxxmm,12sin(1)0()xxx,,，，，,， 3!5!(21)!m, 242mxxxmm21，cos1(1)0()xx,,，，，,， 2!4!(2)!m 23nxxx,nn1ln(1)(1)0()，,,，，，,，xxx 23n ,,,,,(1)(1)(1),,,，n,2n (1)10()，,，，，，，xxxx,2!!n 12nn ,，，，，，xxxx10(),x1 二、应用 f(x)1.把函数展开成n阶Maclaurin公式 1622x例,: 把函数展开成含项的具Peano型余项的Maclaurin公式 . f(x),xsinx 357xxx7sinx,x,，,，,( x)【解】 , 3!5!7! 36 61014xxx2214 sinx,x,，,，,( x). 3!5!7! 81216xxx22416xsinx,x,，,，,( x) 3!5!7! 62x例,: 把函数展开成含项的具Peano型余项的Maclaurin公式 . f(x),cosx 246xxx6【解】 cosx,1,，,，,( x), 2!4!6! 4664x2x26cos2x,1,2x，,，,( x), 3!6! 45612x2x226cosx,(1，cos2x),1,x，,，,( x) . ？23!6! f(x)2.求的n阶导数 2(n)例,: ，求. f(x),xln(1，x)f(0)(n,3) 2n,2xx22n,2f(x),xln(1，x),x(x,，？，，0(x))【解】 2n,2 (n),f(0)f(0)nnf(x),f(0)，x，？，x，0(x)又 1!n! 4nxx3n,x,，？，，0(x) 2n,2 (n)n!f(0)1(n),f(0),所以，， n!n,2n,23.利用Taylor公式求极限 例4 求极限 2x,211cosx,e,xlim(cot)(1) lim (2). 2x,0x,0xxx[x，ln(1,x)] 【分析】用泰勒公式求极限把函数展开到多少次方呢,对于分子和分母有一个能确定次数的，把另x 一个展开到相同次数即可，例如: 11333xx,(x,x，o(x))x,sinx166,lim,lim lim,333x,060x,x,0xxx但是对于分子和分母都不能确定次数的，要以具体情况而定。 24242xxxxx4,1,，,[1,，]，o(x)2cosx,e22424limlim【解】(1) , 22x,x,00x[x，ln(1,x)]x23x[x,x,，o(x))]2 37 45x4o(x),，524 lim,4x,012x5ox,，()2 ln(1,x)【点评】本题先确定分母展开的次数，至少展开到二阶，确定了分母的次数后，以次确定分 子展开的次数。 111sincosxxx,lim(cot)lim,,x(2) xx,,00xxxxxsin32xx32,，,,，;;()[1()]xxxx3!2!,lim 3x,0x 1133,，xx;()()12!3!,,lim3x,0x3. ABC,,例,:试确定的值，使得 x23， e(1)1()，，,，，BxCxAxox 33x其中是当x,0时比高阶的无穷小. ox() xe【分析】题设方程右边为关于的多项式，要联想到的泰勒级数展开式，比较的同次项系数，xx ABC,,可得的值. 23xxxx3ee1(),，，，，xox【解】将的泰勒级数展开式代入题设等式得 26 23，，xx323 1()[1]1()，，，，，，,，，xoxBxCxAxox,,26，， 整理得 11B,,,,2331(1)()1()，，，，，，，，，,，，BxBCxCoxAxox ,,,,226,,,, 比较两边同次幂系数得 1,,A,,,BA，,13,,21,,B,, ，解得 . BC，，,0,,32,, 1B1,,C,，，,C0,,626,,4.利用Taylor公式求证明题 ,,例6 设存在，证明 f(x)0 f(x，h)，f(x,h),2f(x)000,, limf(x)( ,02h,0h ,,f(x)220,【证明】 f(x，h),f(x)，f(x)h，h，o(h), 0002! ,,f(x)220,f(x,h),f(x),f(x)h，h，o(h)0002!( 38 f(x，h)，f(x,h),2f(x)000所以: lim2h,0h22,,f(x，h)h，o(h)0,,,lim,f(x)02h,0h 1,f(x)例7 设函数在,0，1,上有三阶连续的导数，且 f(0),1,f(1),2,f(),02 ,,, 证明:。 ，,,(0,1)使f(,),24 2311111111,,,,,,【证明】 f(x),f()，f()(x,)，f()(x,)，f(,)(x,)22222262 231111111,,,,, ， ,f()，f()(x,)，f(,)(x,),在与x之间2222262 231111111,,,,, f(0),f()，f()(,)，f(,)(,),,(0,)112222262 231111111,,,,, f(1),f()，f()()，f(,)(),,(,1)222222262 1,,,,,, 1,f(1),f(0),[f(,)，f(,)]1248 ,,,,,,f(x)f(x)m,M在上连续，设在上的最大值和最小值分别为 [,,,][,,,]1212 ,,,,,,则(所以使 m,[f(,)，f(,)]/2,M，,,[,,,]1212,,,,,,,,, f(,),[f(,)，f(,)]/2,2412 【评论】(1)本题把泰勒公式与介值定理结合使用，有一定难度。 (2) 泰勒公式的展开点一般选在特别的中间点或端点。 ,,f(x)f(x),a,f(x),b例8:在,,，,,上具有二阶导数，且满足，是 c b,f(c),2a，(,,,)内的任意一点(证明: 2 12,,,【证】 f(x),f(c)，f(c)(x,c)，f(,)(x,c),,在c，x之间。2 12,,, ………………………(1) f(0),f(c)，f(c)(,c)，f(,)c,,,(0,c)112 12,,, ………………(2) f(1),f(c)，f(c)(1,c)，f(,)(1,c),,,(0,c)222 122,,,,,(2)-(1)得: f(1),f(0),f(c)，[f(,)(1,c),f(,)c]212 1122,,,,,f(c),f(1)，f(0)，[f,()(1,c)，f(,)c] 2122 bbb2222c,c2[(1)]2[122]2，因为 ,a，,c，c,a，,c，c,a，222 例9 设在上二阶可导,且,则存在,使得,,fx()[,]abfafb()()0,,,,(,)ab 39 4,,,,,ffbfa()()()2,()ba. ba【证明】 在点与点处展开 将函数,,xab(,)fx()Taylor , ,,f(),21,fxfafaxaxa()()()()(),，,，,ax,,,12!,, ,,f(),22,fxfbfbxbxb()()()()(),，,，,xb,,,22!,. ab，令代入得:x,2 22,,,,f(),f(),abba，,()abba，,()12ffa()(),，ffb()(),，22!422!4,, 上述二项相减,移项并取绝对值得 2,,,,ff()(),()ba,,,21fbfa()(),,42 22,,,,ff()(),,，()()baba,,21,,,,f(),424, 4,,,,,ffbfa()()(),,,,,,fff()max{(),()},,,,2其中,,取12,()ba a，b【分析】本题在点展开，则这一条件难以应用。 ,,fafb()()0,,2 40 第八讲 不定积分与定积分的各种计算方法 教学 通过教学使学生掌握不定积分与定积分的各种计算方法。 目的 1不定积分的概念 重 点 2不定积分的计算 难 点 3定积分的计算 1.不定积分 1.1不定积分的概念 教 原函数;原函数的个数;原函数的存在性;定积分;一个重要的原函数。 1.2不定积分的计算 (1)裂项积分法;(2)第一换元积分法;(3)第二换元积分法 学 (4)分部积分法 2.定积分 提 (1)基本积分法; (2)分割区域处理分段函数、绝对值函数、取整函数、最大值最小值函数 (3)利用函数的奇偶性化简定积分 纲 (4)一类定积分问题 第八讲 不定积分与定积分的各种计算方法 一、不定积分 1不定积分的概念 ,F(x),f(x)F(x)原函数:若在区间 上，则称是的一个原函数. 原函数的个数: 若是在区间上的一个原函数, 则对，都是 41 在区间上的原函数;若也是在区间上的原函数，则必有. 可见，若，则的全体原函数所成集合为{?,}. 原函数的存在性: 连续函数必有原函数. f(x)dx不定积分:的带有任意常数项的原函数称为的不定积分。记作 , xf(x)f(t)dt一个重要的原函数:若在区间上连续，，则是的一个原函数。 a,I,a2不定积分的计算 (1)裂项积分法 44，,，x1x1222,,,，dxdx(x1)dx例1: 222,,,，，，x1x1x1 3x,,x，2arctanx，C。 3 22dxcosx，sinx22,dx,(cscx，secx)dx例2: 2222,,,cosxsinxcosxsinx 22dxxx(1)，,dxdx1,,dx例3:,,,,，arctanxC2222,,22,,xxxx(1)(1)，，xxx1， (2)第一换元积分法 有一些不定积分，将积分变量进行适当的变换后，就可利用基本积分表求出积分。例如，求不 cos2xdx定积分，如果凑上一个常数因子2，使成为 , 111cos2cos2cos22xdxxxdxxdx,,,，， ,sin2x，C,,,222 dxdxdx3222arctan,,,，xC，，例4:2,,,1，xxx1，，，1，x，， dx11111,,,,,,,dd,,例5:,,,222xxx,,1xxx11，，,,1，,,2x,, 42 1,2222，，，，，，111111,,,,,,,,d,，，11d,,,,,,,,,,,,,,22x2xx,,,,,,,,,,,,1，，，，，，,,1，,,x,, 1222，，111,,,,,,,，，,,，，211CC,,,,,,2xx,,,,,,，， t,xarctanarctanarctanxxt例6: ,2,,,,,2dxdxdt,,,21，x1，t(1，)xx 22,2arctantd(arctant),(arctgt)，c,(arctgx)，c . , (3)第二换元积分法 第二换元积分法用于解决被积函数带根式的不定积分，代换方法如下: 1nnn被积函数包含,处理方法是令; ax，b,t,x,(t,b)ax，ba 22a,x(a,0)被积函数包含,处理方法是令; x,sint或x,cost 22x,tanta，x(a,0)被积函数包含,处理方法是令; 22x,a(a,0)被积函数包含,处理方法是令x,sect; 22例7:计算 axdxa,,0，，, x,,xatttaxa,,,,,,,,sin,,arcsin,则【解】令，且 22a 22从而 axatatdxatdt,,,,coscos,cos, 2a2222atatdtatdttdtcos.coscos1cos2,,，，，axdx,,,,,2 = 222aaa1,,ttCtttC，，,，，sin2sincos,, = 2222,, 由图2.1知 22xax,sincostt,,aa 2222axaxax,22arcsin，,，C所以axdx,,22aaa== 2axx22arcsin，,，axC22a 43 62t,xdxtdtdt例8: 66(1)6,,,,,,,，tdt，,？,,,,,2311,t,tx,x 1,,636,,6x，x，ln1,x，c . ,,2,, (4)分部积分法 f(x)dg(x)g(x)df(x)当积分不好计算,但容易计算时,使用分部积分公式: ,, f(x)dg(x),f(x)g(x),g(x)df(x).常见能使用分部积分法的类型: ,, nxnnxxedxxsinxdxxcosxdx(1),,等,方法是把移到d后面,分部积分的目e,sinx,cosx,,, 的是降低x的次数 nmnmnmnxlnxdxxarcsinxdxxarctanxdxx(2),,等,方法是把移到d后面,分部几分的,,, lnx,arcsinx,arctanx目的是化去. 222xxxx例9:xedxxdexeexdx,,,,,2,,, 22xxxxx2xexdxxexeedx,,,,,22()exxC(22),，，,, ln111x,,dxxdxdx,,,,，,lnlnln,,例10:2,,,xxxx,, 11dx,，,,，，ln(ln1)xxC2,xxx 23例11: (16)arctanarctan(2)，,，,xxdxxdxx,, 3xx，23xxxdx，,,2arctan，，2,1，x x,,3xxxxdx，,,,2arctan2，，,,2,1，x,, 1322xxxxxC，,，，，2arctanln1，，，，2 22cosxdx,cosxdsinx,cosxsinx，sinxdx例12: = ,,, 2,cosxsinx，x,cosxdx ， , x12解得 . cosxdx,，sin2x，c,24 32secxdx,secx,secxdx 例13: ,, ,secxdtgx,secxtgx,tgxsecxtgxdx ,, 23secxtgx,(secx,1)secxdx,secxtgx,secxdx，secxdx= ,,, 3secxtgx，ln|secx，tgx|,secxdx =, , 44 113secxdx,解得 . secxtgx，ln|secx，tgx|，c,22 【点评】以上两例所示的通过分部积分与解方程的方法求解不定积分是一种技巧 sinx,xf(x)dxf(x)例14 设函数的一个原函数是求。 ,,x ,sinxxcosx,sinx,,【解】 f(x),, ,,2xx,, xx,xxcossinsin, xfxdx,xdfx,xfx,fxdx,x,，c()(())()()2,,,xx 2sinx ,cosx,，cx 【点评】本题主要考察原函数和不定积分的概念以及分部积分法. arctanxxedx例15 计算 3,22(1，)x arcsinx,arctanx【说明】涉及到的积分一般有两种处理方法. arcsinx,t或arctanx,t(1)用分部积分法; (2)作变量替换令 arctanarctanxx,,xe1e112arctanx,,dxd(1x)2ed,，,,,【解法一】 33,,,,,22222221x，(1x)(1x)，，,, 111arctanarctanxx,,e，edx 2,221，x1，1，xx arctanx1earctanx,,，edx…… 3,2221，x(1，)x 【点评】:分部积分后,后面的积分计算更加困难.为此我们考虑变量替换法. arctanx,y,x,tany【解法二】令 arctan2xyxetany,e,secy1yydx,dy,sinyedy,e(siny,cosy)，C 33,,,222secy(1，x) 45 ,,11xarctanx,,,e,，C ,,22211，x，x,, ysinyedy【点评】变量替换后几分的难度大大降低,是每种教材上都有的积分. ,2.定积分 定积分的计算主要用牛顿莱布尼兹公式通过不定积分计算. (1)基本积分法 3dx3例16: 计算 ,022(1，5x)1，x 【解】 令，则 x,tant 3,,2dxsectdtcostdt366,, 222,,,00022(1，5tant)sectcost，5sint(1，5x)1，x ,,1(2sin)1dt,66 arctan(2sin),,t,,2002281(2sin)，t (2)分割区域处理分段函数、绝对值函数、取整函数、最大值最小值函数 3xx,2dx例17: 计算 ,0 32382(2)(2)【解】 xx,dx,x,xdx，xx,dx,,,,0023 3max{x,1,x}dx例18 计算 ,0 11142max{x,1,x}dx【解】= (1),xdx，xdx,1,,,00520当f(x)是奇函数,a,a,f(x)dx,,,af(x)dx当f(x)是偶函数(3)利用函数的奇偶性化简定积分 ,,0, 122(x，1，x)dx例19 计算 ,,1 111222(x，1，x)dx1dx，2x1，xdx【解】==2+0=2 ,,,,,,111 46 1,x(x，x)edx例20 计算 ,,1 111,,xxx,(x，x)edxxedx，xedx【解】= ,,,,,1,11 1,x,1 ,0，2xedx,2,4e,0 ,x2sinex4例21 计算 dx,x,,1，e4 【分析】被积函数即不是奇函数，又不是偶函数，无法利用函数的奇偶性化简。但是积分区间是关于 原点对称的，可考虑使用化简公式的推导方法。 ,,xxx2220sinsinsinexexex44【解】 ,，dxdxdx,,xxx,,,,0,1，1，1，eee44 令， x,,y ,,,x,y,y2222200sinsin(,)sinsinsinyxexeyey444,dy,dx ,(,),dxdydy,,yx,,x,y,y,,,00,01，1，ee1，1，1，eee44 所以 ,,,xxx2220esinxesinxesinx,2444 dx,dx，dx,sinxdx,,1,,xxx,,,,,00,81，e1，e1，e44 (4)一类定积分问题 12f(x)f(x)f(x),3x,2f(x)dx例22: 已知是连续函数，，求, 0【分析】本题的解题关键是理解定积分是一个固定的常数。 12f(x)dx,A,则【解】令，f(x),3x,2A,0 111222Af(x)dx(3x2A)dx12A所以A()3 ,,,,,,fx,x,,,0033 47 第九讲 定积分的证明题与应用 教学 通过教学使学生掌握有关定积分的存在性问题与不等式的证明方法，掌握微 元法、面积、体积及弧长的计算。 目的 1不定积分有关的的存在性问题的证明; 重 点 2不定积分有关的的不等式的证明; 难 点 3(面积、体积、弧长的计算。 一、定积分的性质 二、定积分证明题 教 (,)存在性证明 (,)积分表示的不等式的证明 三、定积分应用 1(微元法 2(面积 学 (1)直角坐标情形 (2)极坐标情形 3(体积 提 4(弧长 ,f(x)1)y=f(x)在区间[a,b]上可导，且连续，则在[a,b]上的曲线可求长，且弧长 b2 ，是弧长公式。 L,1，f(x)dx,a 纲 x,,(t)y,,(t),,x,, 2)参数方程 () , ,,22，，，，,,,,,,,,,与,,在上连续，则 ，，，，L,,t，,tdt, , 48 第九讲 定积分的证明题与应用 一、定积分的性质 ba(,)当时，. a,bf(x)dx,,f(x)dx,,ab bbb(,)线性性: [kf(x)，sg(x)]dx,kf(x)dxsg(x)dx,,,aaa cbb(,)区间可加性: f(x)dx,f(x)dx，f(x)dx,,,aac bb[a,b]f(x),g(x)(a,b)(,)不等性:上，则 . f(x)dx,g(x)dx,,aa bb(a,b) . ,f(x)dxf(x)dx,,aa f(x)g(x)[a,b]g(x)[a,b](,)积分中值定理:如果函数，在闭区间上连续，在上不变号， [a,b],则在积分区间上至少存在一个点 ，使 bb. f(x)g(x)dx,f(,)g(x)dx,,aa bg(x),1当时 f(x)dx,f(,)(b,a),a 二、定积分证明题 1.存在性证明 1 2f(x)[0,1](0,1),,(0,1)例1: 在上连续，在上可导，又，证明存在，使得f(1),2f(x)dx,0,f(,),0。 【分析】凡是微分中值定理中又涉及积分中值定理的，应首先应用积分中值定理获取一些特定点的函 数值信息，再用微分中值定理证明。 11f(x)[0,1]【证明】在上连续，在上使用积分中值定理得，存在，[0,][0,]c,22 1f(1),f(c)[c,1],,(0,1)，即 ，在上使用罗尔中值定理知存在，使得f(1),2f(c)(,0)2 ,f(,),0。 11f(x)[0,2](0,2)例,: 在上连续，在上二阶可导，又，，证f(0),f(),02f(x)dx,f(2)1,22 ,,,,(0,2)f(,),0明存在，使得。 1f(2),f(c)【分析】先用积分中值定理知存在[，1]，，三次使用罗尔定理得证。 c,2 【证明】略 49 f(x)[a,b]f(x),0,,(a,b)例,: 在上连续，在上二阶可导，证明存在，使得 ,bb1。 f(x)dx,f(x)dx,f(x)dx,,,,aa2 ,,f(x)[0,,]f(x)dx,0f(x)cosxdx,0例,: 在上连续，在，，证明存在不同的点,,00 ，使得。 ,,,,(0,,)f(,),f(,),01212 x,F(x),f(x)F(0),F(,),0【证】令，， F(x),f(t)dt,0 ,,,,f(x)cosxdx,cosxdF(x),cosxF(x)|，sinxF(x)dx 0,,,000 ,,sinxF(x)dx ,, ,0 ,,(0,,)sin,F(,),0sin,,0,F(,),0 存在使得， „„„,两次使用中值定理得证。 2. 积分表示的不等式的证明 ,,nnlnt[ln(1，t)]dt与t|lnt|dt例,:比较大小 ,,,, nnnn[0,1]【证明】在上，， t,ln(1，t),0,t,[ln(1，t)]tlnt,[ln(1，t)]lnt,,nn lnt[ln(1，t)]dt,t|lnt|dt,,,, ,,f(x),0g(x),0,[0,1]例,: 设f(x),g(x)在[0，1]上的导数连续，且f(0)=0,,.证明:对任何a,有 1a,, g(x)f(x)dx，f(x)g(x)dx,f(a)g(1).,,00 1x,,F(x),证:， g(t)f(t)dt，f(t)g(t)dt,f(x)g(1),,00 则F(x)在[0，1]上的导数连续，并且 ,,,,F(x),g(x)f(x),f(x)g(1),f(x)[g(x),g(1)]x,[0,1]，由于时， ,,,f(x),0,g(x),0F(x),0，因此，即F(x)在[0，1]上单调递减. 11,,F(1),注意到， g(t)f(t)dt，f(t)g(t)dt,f(1)g(1),,00 1111,,而 g(t)f(t)dt,g(t)df(t),g(t)f(t),f(t)g(t)dt,,,0000 1, =， f(1)g(1),f(t)g(t)dt,0 x,[0,1]F(x),0a,[0,1]故F(1)=0.因此时，，由此可得对任何，有 1a,, g(x)f(x)dx，f(x)g(x)dx,f(a)g(1).,,00 50 例7:设f (x) , g(x)在[a , b]上连续，且满足 xxbb，x , [a , b)，. f(t)dt,g(t)dtf(t)dt,g(t)dt,,,,aaaa bb证明:. xf(x)dx,xg(x)dx,,aa x【证明】令F(x) = f (x) , g(x)，， G(x),F(t)dt,a 由题设G(x) , 0，x , [a , b]， ,G(x),F(x) G(a) = G(b) = 0，. bbbbb 从而 ， xF(x)dx,xdG(x),xG(x),G(x)dx,,G(x)dx,,,,aaaaa 由于 G(x) , 0，x , [a , b]，故有 bb ， 即 . ,G(x)dx,0xF(x)dx,0,,aa bb 因此 . xf(x)dx,xg(x)dx,,aa [0,1]f(x),00,,,,,1例,:设f (x) 在上连续，且单调减小，，证明，当时， ,,,f(x)dx,,f(x)dx ,,00 ,xF(x),xf(t)dt,,f(t)dt【证明】令 …………. 0,,,x,1,,00 三、定积分应用 1(微元法 y,f(x)许多可以化为求在区间[a , b]上的定积分的实际问题，都可以用这种方法处理，这个 方法称为:元素法。 其步骤如下: ,,1()写出所求量的元素:Adxfxdx，，,b,2()则Afxdx,，，,,a, 2(面积 ,1,直角坐标情形 y,f(x),y,g(x),x,a,x,bf(x),g(x)设图形由，(a