高等数学讲稿1
69页1、课程名称:高等数学授课时间:2009-2010学年第一学期(第五至第二十周,二 1/2,四 1/2,五 3/4)授课地点:J102授课班级:机械 0901、0902、0903、0904第一章函数与极限函数是现代数学的基本概念之一,是高等数学的主要研究对象.极限概念是微积分的理论基础,极限方法是微积分的基本分析方法,因此,掌握、运用好极限方法是学好微积分的关键。本章将介绍函数与极限的基本知识和有关的基本方法,为今后的学习打下必要的基础.第 一 节 函 数在现实世界中,一切事物都在一定的空间中运动着.17世纪初,数学首先从对运动(如天文、航海问题等)的研究中引出了函数这个基本概念.在那以后的二百多年里,这个概念在几乎所有的科学研究工作中占据了中心位置.本节将介绍函数的概念、函数关系的构建与函数的特性.内容要点一、集合集合的概念、运算;有限区间,无限区间;领域的定义、中心、半径。二、映射映射的概念,满射、单射、双射。三、函数的概念函数是描述变量间相互依赖关系的种数学模型 函数的定义、图形、表示法。四、函数特性函数的有界性、单调性、奇偶性、周期性。五、反函数:反函数的概念;函数存在反函数的条件
2、;在同一个坐标平面内,直接函数y=/(x)和反函数y=夕(x)的图形关于直线y=x 是对称的.六、基本初等函数:界函数;指数函数:对数函数;三角函数;反三角函数.七、复合函数的概念八、初等函数:由常数和基本初等函数经过有限次四则运算和有限次的函数复合步骤所构成并可用个式子表示的函数,称为初等函数.初等函数的基本特征:在函数有定义的区间内初等函数的图形是不间断的.九、双曲函数和反双曲函数的概念.十、数学建模函数关系的建立为解决实际应用问题,首先要将该问题量化,从而建立起该问题的数学模型,即建立函数关系:依题意建立函数关系;依据经验数据建立近似函数关系。例题选讲函数举例例 1 绝对值函数),=5 1=卜-x,x 0定义域 D=(-0 0,+0 0),值 域 匕=0,+0 0).注:常用绝对值的运算性质:1划1=|巾|;申=:;H-M|x y|0,贝 I a-ax a-xax-a.例2判断下面函数是否相同,并说明理由.(1)y=1 与 y=si r r x +c o s-x;(2)y=2 x +1 与 x =2 y+1.解(1)虽然这两个函数的表现形式不同,但它们的定义域(-8,+8)与对应
3、法则均相同,所以这两个函数相同.(2)虽然它们的自变量与因变量所用的字母不同,但其定义域(-),)和对应法则均相同(如图),所以这两个函数相同.分段函数举例在自变量的不同变化范围中,对应法则用不同的表达方式来表示的函数,称为分段函数.(1)符号函数1,x0,y-sg n x =0,x =0,x =sg n x.x .1,x 1.21例 3 求 函 数y=,-1-x2解+/宝 的 定 义 域.1-X2 H 0=元+2 2 0 1x -iD -2,-1)u (1,1)k J (l,4-o o).例 4求函数/(x)=l g 0二义+J5+4X Y的定义域.si n x解 要 使 有 意 义,显然x要满足:3-x 0 0 x 3 x h(人为整数)所以“X)的定义域为Df=x x 3,x 3,x 0 =-1,0 u (0,3).例 5设/(X)=,1,0 x 1-2,1 x 2 求函数/(X +3)的定义域.解f(x)=1,0 xl 2,1 x 2/(x +3)=1,0X+312,1 x +3 4 21,-3 4 x 4 22,-2 x =上 在(0,1)上是无界的.X证因为(1-N)2 w
4、 o,所以|l +x 2 2纲,故|/(x)|=|云:=4普对一切X (-8,+0 0)都成立.由上可知题设函数在(-0 0,+0 0)上是有界函数.(2)对于无论怎样大的M 0,总可在(0,1)内找到相应的X.例如取x0=,1 e (0,1),VM+1使得|/(/)|=-1=M+MX0 (12VM+I3所以/(x)=(在(0,1)上是无界函数.X例 7证明函数),=上 在(-1,+8)内是单调增加的函数.14-X证 在(-1,8)内任取两点七,出,且不 0,1+。2,又因为再一为(-y)=l,D(l-V 2)=0,D(D(x)=l,函数是单值、有界的,偶函数,但不是单调函数,是周期函数,但无最小正周期.例 1 0 若/(x)对其定义域上的一切,恒有f(x)=f(2a-x),则称/(x)对称于x =a.证明:若/(x)对称于x =a 及 x =b(a J+4 x的反函数.1 4-7 1 +4%解令 z =J l +4x,则 y=故 z1 +z匕 士 即 疝 嬴 二 匕21+V1+V解得T片(1 +)产改变变量的记号,即得到所求反函数:(1+无产yX例1 2已知sg n x =v1,x
5、00,X =O (符号函数)1,x 0求y=(l +x 2)s g n x的反函数.解由题设,易得y=(l +x2)sg n x =00,x =0 (=(1 +%2),x 00,-J-(i +y),y Tx =10,x =0 .J-(1 +X),X 1函数的复合例13设 y f(i 4)-ar c tan w ,u =(p(t)=+,t =y/x)=x2-,求/例 以 x).解/例(幻 =ar c tan u=ar c tan11 7=-ar c tan ;=例1 4将下列型竺成基本初等函数的复合.(1)j =V l n si n2x;(2)yue c tan./;(3)y=c o s2 1 n(2 +J l +).解(l)y=J l n si n?x是由y=八,w =I n v,v=w2,w =si n x四个函数复合而成;y =r ct a n?是 由 产e u =a r ct a nv,v =x2三个函数复合而成;(3)y =co s 2 1n(2 +J 1+/2)是 由=2,w _c osv,v =Ini v,w =2 +f,t =4h,h =l+x2六个函数复合在而成.分段函
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