a(一)學習指導
第一章函式和極限
一、關於函式的四個特性
1. 函式的有界性
定義1 設在數集a上有定義,若,,有,則稱在a上為有界函式,否則,即,,有,則稱在a上為無界函式.
幾何上,若能找到兩條平行的關於x軸對稱的水平直線 ,使在a上的影象夾在兩直線之間的,則稱在a上為有界函式.而無界函式是找不到具有上述性質的兩條平行水平直線的.
分析上,若證明在a上有界,則只要找到一正數m,使,有即可.而若證明在a上無界,則,由,只要找a上一點,使即可.這個既可由不等式解x求得,又可用觀察法.
定義2 設在數集a上有定義,若,,有,則稱在a上是有上界,下界的有界函式.若,,有(或),則稱在a上是有上界(或下界)的函式.
例1 證明在上為有界函式;在上是無界函式.
證因,有,故,,有.即在上為有界函式.
當時,,由,,於是,,有.
故在上為無界函式.
例2 證明在上為無界函式.
證:,由,因,,
令,,有,
故在上為無界函式.
2. 函式的單調性
定義:若,,有(或),則稱在a上為嚴格單調上公升(或單調下降)函式,簡稱單調上公升(或單調下降)函式,用↗(或↘)表示.
注:在a上單調下降的箭頭表示不可為「↙」.
若,,有(或),則稱在a上為一般單調上公升(或單調下降)函式.
在書本中若無特殊說明,函式單調性討論都指嚴格單調性的討論.
對數列:
若有(或),則稱為單調上公升(或下降)數列.
若有(或),則稱為一般單調上公升(或下降)數列.
注:驗證乙個函式在區間a上的單調性,根據定義,必須在a上任取兩點來比較其函式值大小(在第三章可用導數符號來討論函式單調性).
例3若在上為偶函式,又在上↗。
證明在上↘。
證:,,.
因為偶函式,又在上↗,所以,
故在上↘.
3. 函式的奇偶性
⑴定義:若在對稱區間a上有定義.,此時,,有(或),則稱在a上為奇函式(或偶函式).
幾何上,若在a上為奇(或偶)函式,則在a上的影象關於原點(或y軸)對稱.
⑵在對稱區間a上非奇非偶函式的判定:
幾何上,若曲線在a上影象既不關於y軸對稱,又不關於原點對稱,則在a上必是非奇非偶函式.
分析上,它是奇偶性定義的否定命題.因此只要驗證,,使得,同時,則在a上為非奇非偶函式.
注意:上述兩式絕不是,.
⑶由函式的奇偶性的幾何特性,可以容易地把定義在上的函式在進行延拓,以得到乙個新的函式,使在上為奇函式或偶函式.
①把,,作關於原點對稱的影象,如圖所示.於是
在上為奇函式.
圖圖② 把,作關於y軸對稱影象,如圖所示.於是
在上為偶函式.
例4 討論下列函式的奇偶性:
⑴(,它是以乙個特殊無理數為底數的對數函式)
解:,,.
故在上為奇函式.
⑵解:,.
故在上為偶函式.
注:是奇函式.但對不要因看到指數3就誤認為是奇函式.
⑶解:,
,,,.
故在是非奇非偶函式.
注:下面證明對嗎:因,,,,故為非奇非偶函式.
4. 函式的週期性
定義:設的定義域為一無限區間,例如:.若,,有,則稱是週期為t的函式.
一般說來,高等數學中討論的週期t都是指最小正週期.
例如:的週期為.
如果的週期為t,則都為週期,即.
如果的週期為t,則只要知道在乙個長度為週期的區間(例如:或)上的表示式,就可利用週期性知道在其定義域內所有點的函式值.
例5 是週期為的奇函式,在上的函式值已知,
例如:,則.
圖例6 設週期為1,時,,試作出在上的影象,並求:;.
解:在上的影象如所示.,.
例7 設,試證明是週期為1的函式,並求.
證:因,,
,故是週期為1的函式.
.注:是不超過x的最大整數,而是表示乙個正小數或零,並且,當時,,因此,就是例6中的函式.
二、函式和復合函式
1. 函式定義
設有非空數集和實數集.若,按某一法則f,總能對應r中唯一實數y,則稱對應法則f為定義在a上的函式.一般用數學記號表示如下:
f:其對映圖如圖所示.圖注:
①函式定義兩個要素:定義域和對應法則.如果兩個函式有相同的定義域和相同的對應法則,不管變數採用什麼記號,都應視為同一函式.例如:,是同一正弦三角函式,可記為,.
②不同的函式一般可用不同對應法則所表示的不同字母來表示.如用等表示.
2. 分段函式
分段函式是表示乙個函式,並且是在自變數x的不同範圍內對應法則f用不同式子表示的乙個函式.常見分段函式有兩種形式:
⑴; ⑵.
式中,,,是x的乙個表示式,是分段函式的交接點.
3. 復合函式
⑴定義:設的定義域為u,而的定義域為a,值域為,並且,,則在a上稱是的以中間變數為的復合函式.記為
.復合函式:
其對映圖如圖所示.圖注:
①.②的定義域a的確定是使有意義的x全體.
⑵把乙個復合函式分解成幾個簡單函式的復合.例如:
①,它由,,,復合而成.
②(,)稱為2的指方,不是的x指方.即
它由,復合而成.
注:對嗎?
③設,是兩個x的表示式,,稱為冪指函式.
,它由,復合而成.
恒等式務必熟記.以後對進行分析運算時,往往化為對的分析運算.
⑶把幾個簡單函式復合成乙個函式.
例1 ,,求:;.
解:,,.
故.例2 設,,
求:;;.
解:①求時,應根據分段函式自變數的分段情況,對的值域進行分段討論,從而確定自變數的分段情況.
,時,;
,時,.
故,.②求時,只要根據的分段情況來討論即可..
③求時,根據的自變數x的分段情況確定相應的值域範圍,結合的分段情況得到相應..
時,,此時,有;,有.
故時,;
時,;時,,故;
時,,有,;
,有,.
故 ⑷由復合函式求函式.由求有兩種方法:
①令,解,於是,,;
②把化為,則.
例3 設,求.
解:令,,於是,,
故.例4 設,求.
解:由解x較繁,可由湊表示式,
因,故.
例5 設,,且,求及其定義域.
解:因為,又因為,,其定義域為,故.
三、正確表達和理解極限定義中的邏輯關係
1. 數列極限的定義
若時,,稱是極限為a的收斂數列,記為.要反映這兩個無限接近的分析定義為:,,,有.
其中:①正數首先具有任意性,只有這樣,由才能反映數列無限接近於a,為此,以小為貴.其次,正數還具有相對固定性,即一旦給出一些充分小的正數,就應把暫時看作固定不變,此時,就可以由確定相應的n.為此有
等價定義1:若(,為某一正數),,,有,則
.② 正整數n表示時和a接近的程度.如①所述,對任意給定的,由可確定n.因此,一般說來,n是隨的變化而變化的,並且,當取越小的正數時,相應的n就越大.另外,在定義中,,,有,沒有要求第n項以前的非要.因此,此n不是唯一的.即如果,,,有,那麼,比n大的任一正整數仍然滿足定義要求.為此有
等價定義2:若,,,有,則.
③ 由於為任意給定的正數,所以,,,,,等也是任意給定的正數(其中m為某一正常數).為此有
等價定義3:若,,,,有,則.
④ 對於兩個不同的收斂數列,,,分別無限接近於a,b都可用同一尺度來衡量,但是接近的程度,即n的選取,一般說來是不相同的.所以,若有,則,,,有;,則,,有,.
⑤ 下列敘述極限定義是錯誤的:
(ⅰ)因為,所以;或,有;或,,,有.
(ⅱ)因為;或,有;或,,,有,所以.
2. 函式極限定義的「」,「」語言
⑴:,,,有;
左極限,即:,,,有;
右極限,即:,,,有.
特別地,當時,記為
注:當時,,.
⑵ :,,,有.
單側極限::,,,有.
:,,,有.
⑶注:①在有無極限和在有無定義毫無關係.
②單側極限不能記為.
③不是函式值,它是在的左右極限.
3. 兩個結論
⑴.由此當,至少有乙個不存在時,或當時,則不存在.
⑵.由此當,至少有乙個不存在時,或當時,則不存在.
4. 熟練掌握並應用極限的三大性質(特別是保號性)
⑴唯一性:
數列:若收斂於a,則a是唯一的.
函式:若或,則a是唯一的.
⑵有界性和區域性有界性:
有界性:若是收斂數列,則必是有界數列,反之不然.
區域性有界性:
(ⅰ)若,則,,,有.
(ⅱ)若,則,,,有.
⑶保號性:
①數列:若,,,則,,有.
推論:(ⅰ)若,則,,有.
(ⅱ)若,則,,有.
(ⅲ)若,,又,,有(或),則.
②函式:以為例.若,,.則,,有.
推論:(ⅰ)若,則,,有.
(ⅱ)若,則,,有.
(ⅲ)若,,又,,有(或),則.
例1若,證明是的乙個極小值.
證:因,
由保號性知:,,有,即.
故是的乙個極小值.
5. 利用極限定義驗證極限的方法
以和為例:
⑴方法一(直接法):
①若關於n的表示式比較簡單,就可以直接由解,此時,令即可(若解出,則肯定是錯誤的).
②若關於的表示式比較簡單,就可以直接由解,此時,令即可(由不是解x的不等式,而要解的不等式.若解出,則肯定是錯誤的).
例2試利用定義證明下列極限:
①當時,;②;③;④。
證①當時,自然收斂於0;
當時,,由,.
因,,故.當時,,.
於是 ,,有.
故當時,.從而當時,都有.
②,因時,,,.
於是,,,有.即.
③(由於關於x的表示式比較簡單,但由解較為困難.現利用左右極限來證明.)
先證:,當時,,.
故,,,有.即.
再證:,當時,,,時,.於是 ,,,有.即.因,故.
④,由,,
當時,.於是 ,,,有.即.
注:同理可證.由於,所以不存在.
⑵方法二(適當放大技巧):
①若關於n的表示式比較複雜,即由解n不簡便,則可利用適當放大技巧.即若,,有.且滿足:
(ⅰ);
(ⅱ)關於n的表示式比較簡單,即由解方便.於是
②若關於的表示式比較複雜,即由解不簡便,則可利用適當放大技巧.即首先選取適當(注意「適當」,一般以小為妥),,有(注意:此不等式不要求對所有x成立,只要求在內成立即可).且滿足:
(ⅰ);
(ⅱ)關於的表示式比較簡單,即由解方便,則令.
③在利用適當放大技巧證明極限時,會正確使用下列不等式:
(ⅰ)若,則;.
(ⅱ)對:若要放大,有;若要縮小,有.
例3試利用定義證明下列極限:
①;②有;
③;④.
證:①,,,
故,,,有.即.
②,由,因,令.
當時,,有,.
故,,,有.
即.③,由,令.
當時(如圖所示),,有
,.故,,,有,即.
圖④,由,
.故,,,有.
即.6. 關於無窮大和無窮小
⑴定義若(或∞),則稱數列是無窮小數列(或無窮大數列);
若(或∞),則稱當時為無窮小(或無窮大);
若(或∞),則稱當時為無窮小(或無窮大).
國際貿易第五版第一章緒論
第一章緒論 第一節國際 含義 一 理論含義 國際 international trade 現又稱為世界 world trade 是指世界各國之間商品和勞務交換的活動,是各國之間分工的表現形式,反映了世界各國在經濟上的相互依靠。二 法律定義 國際 包括貨物進出口 技術進出口和國際服務 第二節國際 分類...
第一章有理數
1.2 數軸 導學案 一 學習目標 1 什麼是數軸?數軸上的點和有理數的對應關係?2 你會用數軸上的點表示給定的有理數嗎?會根據數軸上的點讀出所表示的有理數嗎?二 學習重點 會說出數軸上已知點所表示的數,能將已知數在數軸上表示出來。三 學習難點 利用數軸比較有理數的大小 四 學習過程 一 自主學習課...
第一章有理數
總分姓名 一 選擇題 3分 10 30分 1 2012廣東 5的絕對值是 a 5 b 5 c d 2 2012廣東 地球半徑約為6400000公尺,用科學記數法表示為 a 0.64 107 b 6.4 106 c 64 105 d 640 104 3 2011廣東 2的倒數是 a b c 2 d 2...