附录¶
A. 常用数学公式表¶
A.1 代数公式¶
- 平方差公式: \(\(a^2 - b^2 = (a + b)(a - b)\)\)
- 完全平方公式: \(\((a \pm b)^2 = a^2 \pm 2ab + b^2\)\)
- 立方和公式: \(\(a^3 + b^3 = (a + b)(a^2 - ab + b^2)\)\)
- 立方差公式: \(\(a^3 - b^3 = (a - b)(a^2 + ab + b^2)\)\)
- 完全立方公式: \(\((a \pm b)^3 = a^3 \pm 3a^2b + 3ab^2 \pm b^3\)\)
- 二项式定理: \(\((a + b)^n = \sum_{k=0}^n \binom{n}{k} a^{n-k}b^k\)\) 其中 \(\(\binom{n}{k} = \frac{n!}{k!(n-k)!}\)\) 为组合数。
- 等差数列求和公式: \(\(S_n = \frac{n(a_1 + a_n)}{2} = na_1 + \frac{n(n-1)}{2}d\)\) 其中 a1 为首项,d 为公差。
- 等比数列求和公式: \(\(S_n = \frac{a_1(1-q^n)}{1-q} \quad (q \ne 1)\)\) 其中 a1 为首项,q 为公比。
- 一元二次方程 ax2 + bx + c = 0 的求根公式: \(\(x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}\)\)
A.2 三角函数公式¶
- 基本关系:
-
\[\sin^2 x + \cos^2 x = 1\]
-
\[\tan x = \frac{\sin x}{\cos x}\]
-
\[\cot x = \frac{\cos x}{\sin x}\]
-
\[\sec x = \frac{1}{\cos x}\]
-
\[\csc x = \frac{1}{\sin x}\]
-
\[\sec^2 x = 1 + \tan^2 x\]
-
\[\csc^2 x = 1 + \cot^2 x\]
-
- 诱导公式:
-
\[\sin(x + k\pi) = (-1)^k \sin x\]
-
\[\cos(x + k\pi) = (-1)^k \cos x\]
-
\[\tan(x + k\pi) = \tan x\]
-
\[\sin(\frac{\pi}{2} - x) = \cos x\]
-
\[\cos(\frac{\pi}{2} - x) = \sin x\]
-
\[\tan(\frac{\pi}{2} - x) = \cot x\]
-
- 和差角公式:
-
\[\sin(x \pm y) = \sin x \cos y \pm \cos x \sin y\]
-
\[\cos(x \pm y) = \cos x \cos y \mp \sin x \sin y\]
-
\[\tan(x \pm y) = \frac{\tan x \pm \tan y}{1 \mp \tan x \tan y}\]
-
- 倍角公式:
-
\[\sin 2x = 2\sin x \cos x\]
-
\[\cos 2x = \cos^2 x - \sin^2 x = 2\cos^2 x - 1 = 1 - 2\sin^2 x\]
-
\[\tan 2x = \frac{2\tan x}{1 - \tan^2 x}\]
-
- 半角公式:
-
\[\sin \frac{x}{2} = \pm \sqrt{\frac{1 - \cos x}{2}}\]
-
\[\cos \frac{x}{2} = \pm \sqrt{\frac{1 + \cos x}{2}}\]
-
\[\tan \frac{x}{2} = \pm \sqrt{\frac{1 - \cos x}{1 + \cos x}} = \frac{\sin x}{1 + \cos x} = \frac{1 - \cos x}{\sin x}\]
-
- 和差化积公式:
-
\[\sin x + \sin y = 2\sin \frac{x+y}{2} \cos \frac{x-y}{2}\]
-
\[\sin x - \sin y = 2\cos \frac{x+y}{2} \sin \frac{x-y}{2}\]
-
\[\cos x + \cos y = 2\cos \frac{x+y}{2} \cos \frac{x-y}{2}\]
-
\[\cos x - \cos y = -2\sin \frac{x+y}{2} \sin \frac{x-y}{2}\]
-
- 积化和差公式:
-
\[\sin x \cos y = \frac{1}{2}[\sin(x+y) + \sin(x-y)]\]
-
\[\cos x \sin y = \frac{1}{2}[\sin(x+y) - \sin(x-y)]\]
-
\[\cos x \cos y = \frac{1}{2}[\cos(x+y) + \cos(x-y)]\]
-
\[\sin x \sin y = -\frac{1}{2}[\cos(x+y) - \cos(x-y)]\]
-
A.3 导数公式¶
- 基本初等函数的导数公式 (参见 2.2.4 节)
- 高阶导数公式 (参见 2.3.3 节)
A.4 常用麦克劳林级数¶
(参见 3.1.4 节和 4.3 节)
B. 常用数学符号表¶
| 符号 | 含义 |
|---|---|
| = | 等于 |
| ≠ | 不等于 |
| ≈ | 近似等于 |
| > | 大于 |
| < | 小于 |
| ≥ | 大于等于 |
| ≤ | 小于等于 |
| + | 加 |
| - | 减 |
| ×, · | 乘 |
| ÷, / | 除 |
| ± | 正或负 |
| x | |
| (a, b) | 开区间 |
| [a, b] | 闭区间 |
| (a, b] | 半开半闭区间 |
| [a, b) | 半开半闭区间 |
| ∞ | 无穷大 |
| +∞ | 正无穷大 |
| -∞ | 负无穷大 |
| Δx | x 的增量 |
| dx | x 的微分 |
| dy/dx, y' | y 关于 x 的一阶导数 |
| d2y/dx2, y'' | y 关于 x 的二阶导数 |
| dny/dxn, y(n) | y 关于 x 的 n 阶导数 |
| ∂y/∂x | y 关于 x 的偏导数 |
| ∑ | 求和 |
| ∏ | 连乘 |
| lim | 极限 |
| ∫ | 积分 |
| ∮ | 闭路积分 |
| ∈ | 属于 |
| ∉ | 不属于 |
| ⊂ | 包含于 |
| ⊃ | 包含 |
| ⊆ | 包含于或等于 |
| ⊇ | 包含或等于 |
| ∪ | 并 |
| ∩ | 交 |
| ∀ | 对任意的 |
| ∃ | 存在 |
| ∃! | 存在唯一 |
| ⇒ | 推出 |
| ⇔ | 等价于 |
| ∵ | 因为 |
| ∴ | 所以 |
| ⊥ | 垂直 |
| ∥ | 平行 |
| ∠ | 角 |
| ∘ | 度 |
| ′ | 分 |
| ″ | 秒 |
| ' | 一阶导数或分 |
| '' | 二阶导数或秒 |
| Δ | 增量或三角形 |
| √ | 根号 |
| n√ | n 次方根 |
| e | 自然对数的底数 |
| π | 圆周率 |
| logax | 以 a 为底 x 的对数 |
| lnx | 自然对数,以 e 为底 x 的对数 |
| sinx | 正弦函数 |
| cosx | 余弦函数 |
| tanx | 正切函数 |
| cotx | 余切函数 |
| secx | 正割函数 |
| cscx | 余割函数 |
| arcsinx | 反正弦函数 |
| arccosx | 反余弦函数 |
| arctanx | 反正切函数 |
| arccotx | 反余切函数 |
| sinhx | 双曲正弦函数 |
| coshx | 双曲余弦函数 |
| tanhx | 双曲正切函数 |
| cothx | 双曲余切函数 |
| sechx | 双曲正割函数 |
| cschx | 双曲余割函数 |
| arsinhx | 反双曲正弦函数 |
| arcoshx | 反双曲余弦函数 |
| artanhx | 反双曲正切函数 |
| arcothx | 反双曲余切函数 |
C. 希腊字母表¶
| 希腊字母 | 大写 | 小写 | 英文名称 | 常用含义 |
|---|---|---|---|---|
| Α | α | alpha | 阿尔法 | 角度;系数;角加速度 |
| Β | β | beta | 贝塔 | 角度;系数;磁通系数 |
| Γ | γ | gamma | 伽马 | 角度;比热容比;导纳;介质常数;伽马函数 |
| Δ | δ | delta | 德尔塔 | 增量;变分;判别式;偏差 |
| Ε | ε | epsilon | 伊普西隆 | 小量;介电常数 |
| Ζ | ζ | zeta | 泽塔 | 系数;坐标;齐塔函数 |
| Η | η | eta | 伊塔 | 效率;系数;介质的阻抗 |
| Θ | θ | theta | 西塔 | 角度;温度;相位角 |
| Ι | ι | iota | 约塔 | 微小,一点 |
| Κ | κ | kappa | 卡帕 | 系数;介质常数;绝热指数 |
| Λ | λ | lambda | 拉姆达 | 波长;体积;波松比;波长 |
| Μ | μ | mu | 米欧 | 微;磁导率;放大因数;动摩擦因数;黏度;介质常数;质量 |
| Ν | ν | nu | 纽 | 磁阻;频率 |
| Ξ | ξ | xi | 克西 | 随机变量;(x,y,z) |
| Ο | ο | omicron | 奥密克戎 | |
| Π | π | pi | 派 | 圆周率;π键;连乘符号 |
| Ρ | ρ | rho | 柔 | 电阻率;密度;极坐标中表示极径 |
| Σ | σ, ς | sigma | 西格玛 | 总和;表面密度;跨导;正应力 |
| Τ | τ | tau | 陶 | 时间常数;切应力 |
| Υ | υ | upsilon | 宇普西隆 | |
| Φ | φ | phi | 斐 | 磁通;角;电势;透射率;波函数 |
| Χ | χ | chi | 希 | |
| Ψ | ψ | psi | 普西 | 角;波函数 |
| Ω | ω | omega | 欧米伽 | 欧姆;角速度;交流电的电角度 |
D. 常用术语中英文对照表¶
| 中文 | 英文 |
|---|---|
| 函数 | Function |
| 极限 | Limit |
| 连续 | Continuous |
| 导数 | Derivative |
| 微分 | Differential |
| 中值定理 | Mean Value Theorem |
| 洛必达法则 | L'Hôpital's Rule |
| 单调性 | Monotonicity |
| 极值 | Extremum |
| 凹凸性 | Concavity |
| 拐点 | Inflection Point |
| 最值 | Maximum/Minimum Value |
| 渐近线 | Asymptote |
| 曲率 | Curvature |
| 参数方程 | Parametric Equation |
| 隐函数 | Implicit Function |
| 泰勒公式 | Taylor's Formula |
| 泰勒级数 | Taylor Series |
| 麦克劳林级数 | Maclaurin Series |
| 边际 | Marginal |
| 弹性 | Elasticity |
| 微分方程 | Differential Equation |
| 可分离变量 | Separable Variables |
| 一阶线性 | First-Order Linear |
| 齐次 | Homogeneous |
| 非齐次 | Nonhomogeneous |
| 通解 | General Solution |
| 特解 | Particular Solution |
| 初值问题 | Initial Value Problem |
| 积分因子 | Integrating Factor |
| 收敛 | Converge |
| 发散 | Diverge |
| 数学模型 | Mathematical Model |
| 相关变化率 | Related Rates |
| 弧微分 | Arc Differential |
| 曲率半径 | Radius of Curvature |
| 曲率中心 | Center of Curvature |
| 曲率圆 | Circle of Curvature |
| 二分法 | Bisection Method |
| 牛顿法 | Newton's Method |
E. 选学内容的补充说明¶
本教材中标记为“选学”的内容主要包括以下几部分:
- 极限的 ε-δ 定义和 ε-N 定义 (1.2.2, 1.3.1(2), 1.3.2(2))
- 泰勒中值定理 (3.1.4)
- 方程的近似求解 (3.7)
- 导数在经济学中的应用简介 (3.9)
- 导数应用的补充 (第四章)
- 数学建模初步 (第五章)
这些内容在一般的工科数学分析教材中通常不作为教学基本要求,但在实际应用中 (例如数值计算、数学建模等) 却有一定的重要性。此外,学习这些内容,也有助于加深对微分学基本概念和方法的理解,提高数学素养和应用能力。
对于这些选学内容,学生可以根据自己的兴趣和学习能力进行选择性学习。例如,如果想要深入理解极限的精确定义,可以学习 ε-δ 语言和 ε-N 语言;如果对数值计算感兴趣,可以学习方程的近似求解方法;如果对经济学感兴趣,可以学习导数在经济学中的应用。
在编写这些选学内容时,我尽可能地降低了学习的难度,简化了理论推导,并结合具体的例子进行讲解,方便读者理解。同时,我也在附录中对一些重要的概念和方法进行了补充说明,例如泰勒公式的意义和应用、洛必达法则的使用条件等。
F. 参考文献与拓展阅读¶
参考文献:
- 同济大学数学系. 高等数学 (第七版) [M]. 高等教育出版社, 2014.
- 陈纪修, 于崇华, 金路. 数学分析 (第二版) [M]. 高等教育出版社, 2004.
- 华东师范大学数学系. 数学分析 (第四版) [M]. 高等教育出版社, 2010.
- W. Rudin. 数学分析原理 (第三版) [M]. 机械工业出版社, 2004.
- T. M. Apostol. 数学分析 (第二版) [M]. 机械工业出版社, 2006.
- G. H. Hardy. 纯数学教程 (第十版) [M]. 人民邮电出版社, 2008.
- R. Courant, F. John. 微积分和数学分析引论 [M]. 科学出版社, 2001.
- J. Stewart. Calculus (8th Edition) [M]. Cengage Learning, 2015.
- G. B. Thomas, M. D. Weir, J. R. Hass. Thomas' Calculus (14th Edition) [M]. Pearson, 2017.
拓展阅读:
- 菲赫金哥尔茨. 微积分学教程 (第一卷) [M]. 高等教育出版社, 2006.
- 克莱鲍尔. 数学分析中的问题和定理 (第一卷) [M]. 浙江科学技术出版社, 1984.
- 吉米多维奇. 数学分析习题集 [M]. 人民教育出版社, 1978.
- 普里瓦洛夫. 复变函数论 [M]. 高等教育出版社, 1985.
- 卓里奇. 数学分析 (第一卷) [M]. 高等教育出版社, 2006.
- 阿黑波夫, 萨多夫尼奇, 丘巴里阔夫. 数学分析讲义 (第一册) [M]. 高等教育出版社, 2006.