高等應用數(shù)學課件

概率論初步第一節(jié)隨機事件第二節(jié)事件的概率第三節(jié)條件概率與乘法公式第四節(jié)事件的相互獨立性及重複獨立試驗第五節(jié)隨機變數(shù)及其分佈第六節(jié)隨機變數(shù)的數(shù)學特徵第一節(jié)隨機事件

在自然界和生活中發(fā)生的種種現(xiàn)象,按其發(fā)生的可能性來劃分,大體上可分為兩類:一類稱為必然現(xiàn)象,即在一定條件下某種結果必然會發(fā)生;另一類稱為隨機現(xiàn)象,即在一定條件下,某種結果可能會生,也可能不發(fā)生.一、隨機現(xiàn)象與隨機試驗二、隨機事件三、事件的關係及運算1.事件的包含與相等圖8-1事件的包含2.事件的和圖8-2事件的和3.事件的積圖8-3事件的積4.互斥事件（互不相容事件）圖8-4互斥事件5.對立事件圖8-5對立事件解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第二節(jié)事件的概率一、概率的統(tǒng)計定義二、概率的古典定義解解解解三、概率的加法1.互斥事件的概率加法公式解解2.任意事件的概率加法公式圖8-6定理3示意圖解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第三節(jié)條件概率與乘法公式一、條件概率解解解二、乘法公式解解三、全概率公式圖8-7例6示意圖解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第四節(jié)事件的相互獨立性獨立重複試驗1.事件的相互獨立性解證明解解二、獨立重複試驗與二項概率公式2.二項概率公式解解解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第五節(jié)隨機變數(shù)及其分佈一、隨機變數(shù)1.隨機變數(shù)的概念2.隨機變數(shù)的二要素3.隨機變數(shù)的分類二、離散型隨機變數(shù)1.定義12.定義2解解3.分佈列的性質解三、連續(xù)型隨機變數(shù)1.概率密度性質2.概率密度的幾何意義圖8-9概率密度幾何意義圖8-8密度曲線解解四、分佈函數(shù)1.分佈函數(shù)的性質2.離散型隨機變數(shù)分佈函數(shù)的求法解圖8-10例10示意圖3.連續(xù)型隨機變數(shù)分佈函數(shù)求法解五、幾種常見的分佈1.兩點分佈2.二項分佈解解3.泊松分佈解4.均勻分佈解5.指數(shù)分佈6.正態(tài)分佈圖8-11標準正態(tài)曲線解解（3）一般正態(tài)分佈圖8-12一般正態(tài)曲線解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第六節(jié)隨機變數(shù)的數(shù)字特徵一、數(shù)學期望1.離散型機變數(shù)的數(shù)學期望解解解解2.連續(xù)型隨機變數(shù)的數(shù)學期望解解解3.隨機變數(shù)函數(shù)的數(shù)學期望解4.數(shù)學期望的性質解二、方差1.方差的計算證解解解解2.方差的性質證證證解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案1.具備以下三個特徵：1）試驗在相同條件下可重複進行；2）每次試驗結果不止一個，事先可以知道所有可能結果；3）試驗前不能確定會發(fā)生何種具體結果.返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回1.離散型、連續(xù)型.返回返回3.常見的離散型隨機變數(shù)服從的分佈有：兩點分佈、二項分佈、泊松分佈.常見的連續(xù)型隨機變數(shù)服從的分佈有：均勻分佈、指數(shù)分佈、正態(tài)分佈.返回返回返回返回返回返回返回返回導數(shù)與微分第一節(jié)導數(shù)概念第二節(jié)函數(shù)的和、差、積、商的求導法則第三節(jié)複合函數(shù)的求導法則第四節(jié)初等函數(shù)的求導法第五節(jié)隱函數(shù)及參數(shù)方程所確定函數(shù)的求導法第六節(jié)高階導數(shù)第七節(jié)函數(shù)的微分第八節(jié)數(shù)學實驗三用Mathematica求極限和一元函數(shù)的導數(shù)1.變速運動的速度第一節(jié)導數(shù)的概念一、變化率問題舉例2.切線問題

上面兩個例子分別屬於不同領域,一為運動問題，一為幾何問題,但都要求計算函數(shù)值的改變量與引數(shù)的改變量之比,在當後者無限趨於零時的極限.此外,很多理論或實際問題,也要求計算這種類型的極限,這些量的具體意義，抓住它們在數(shù)量關係上的共性,便得出函數(shù)導數(shù)的概念.二、導數(shù)的定義解三、求導舉例解解解解四、導數(shù)的幾何意義圖2-2導數(shù)幾何意義解解五、函數(shù)的可導性與連續(xù)性的關係思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第二節(jié)函數(shù)的和、差、積、商的求導法則

第一根據(jù)導數(shù)的定義求出一些簡單的導數(shù)，但對於比較複雜的函數(shù)，直接安定義來求它們的導數(shù)往往是很困難的.在本節(jié)和下節(jié)中將介紹求導的幾個基本法則和基本初等函數(shù)的求導公式.

解解解解解解思考題1.牢記函數(shù)的和、差、積、商的求導法則;答案答案課堂練習題答案答案第三節(jié)複合函數(shù)的求導法則

上述定理又稱鏈鎖法則.即複合函數(shù)的導數(shù)等於複合函數(shù)對中間變數(shù)的導數(shù)乘以中間變數(shù)對引數(shù)的導數(shù).該法則可推廣到有限次複合形成的複合函數(shù)上去.如解解解解解例6

證明導數(shù)公式:證解答案答案答案思考題課堂練習題答案答案第四節(jié)初等函數(shù)的求導法一、反函數(shù)的導數(shù)為了求反三角函數(shù)的導數(shù)，先研究一般反函數(shù)的求導法.解例2求下列函數(shù)的導數(shù)：解二、初等函數(shù)求導問題1.求導法則2.基本初等函數(shù)求導公式思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第五節(jié)隱函數(shù)及參數(shù)方程所確定函數(shù)的求導法一、隱函數(shù)的導數(shù)

有的隱函數(shù)可以顯化，有的則不能，不論隱函數(shù)是否能顯化，可以直接由方程求出它所確定的隱函數(shù)的導數(shù).解二、冪指函數(shù)的導數(shù)解

在導數(shù)運算中,僅有和的導數(shù)等於導數(shù)的和最簡單,利用對數(shù)可以簡化乘積和商及乘方的導數(shù).如例3解三、由參數(shù)方程所確定函數(shù)的求導法解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第六節(jié)高階導數(shù)

二階和二階以上導數(shù)統(tǒng)稱稱高階導數(shù)，自然原來所說的導數(shù)就是一階導數(shù).由導數(shù)的定義，很容易寫出二階及二階以上導數(shù)定義.如高階導數(shù)也有許多實際背景.例如，加速度是速度的變化率，因而加速度是速度對時間的導數(shù)，但速度本身是路程對時間的導數(shù)，所以加速度是路程對時間的二階導數(shù)，並把此說成二階導數(shù)的一個物理模型.解解解解思考題答案答案課堂練習題答案答案第七節(jié)函數(shù)的微分一、微分的概念導數(shù)表示函數(shù)相對於引數(shù)變化快慢的程度(導數(shù)絕對值大,函數(shù)y相對於引數(shù)x變化的速度快;小則慢,導數(shù)值為零,幾乎無改變),而不是改變量本身,然而在許多情形下,需要考察和估計函數(shù)的改變量.

計算函數(shù)的改變量一般沒有什麼好竅門,只需兩個函數(shù)值相減即可.一般來講,一些複雜函數(shù)這樣運算較麻煩,並且又不實際,因為世界上絕對精確的東西是沒有的.所以當引數(shù)的改變量很小時,要對函數(shù)的改變量進行估計.先看一個實例.解二、微分的運算

按照定義，一個函數(shù)的微分就等於它的導數(shù)乘以引數(shù)的微分，所以由導數(shù)便可立刻寫出微分公式，解解解解解三、近似計算解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案*第八節(jié)數(shù)學實驗三

用Mathematica求極限和一元函數(shù)的導數(shù)一、求一元函數(shù)的極限1.學習Mathematica的命令Mathematica的求極限命令調用格式為2.理解函數(shù)極概念解解解3.求一元函數(shù)的極限例4求下列函數(shù)的極限：解二、求一元函數(shù)的導數(shù)1.學習Mathemmatica命令Mathematica的求導數(shù)命令調用格式為2.導數(shù)概念根據(jù)導數(shù)的定義，利用Mathematica的求極限命令可以求出函數(shù)在任何一點處的導數(shù).Limit[(f[x+h]-f[x])/h,h->0]解定義函數(shù)3.求一元函數(shù)的導數(shù)例6求下列函數(shù)的導數(shù)；解解返回返回返回1.證明：返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回數(shù)理統(tǒng)計基礎第一節(jié)簡單隨機樣本第二節(jié)參數(shù)估計第三節(jié)假設檢驗第一節(jié)簡單隨機樣本一、總體與樣本二、統(tǒng)計量三、統(tǒng)計量的分佈思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第二節(jié)參數(shù)估計一、參數(shù)的點估計1.樣本數(shù)字特徵法2.估計量的評選標準證二、區(qū)間估計1.置信區(qū)間的概念2.正態(tài)總體均值的置信區(qū)間解3.正態(tài)總體方差的置信區(qū)間解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第三節(jié)假設檢驗1.假設檢驗的基本原理解二、假設檢驗的步驟三、一個正態(tài)總體的期望和方差的檢驗表10-1正態(tài)總體的有關檢驗問題及方法解四、兩個正態(tài)總體方差相等的假設檢驗解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案返回返回返回返回返回1.無偏性、有效性.返回2.是正確的.返回返回返回返回返回返回返回返回返回多元函數(shù)微分學基礎第一節(jié)空間解析幾何簡介第二節(jié)多元函數(shù)的概念第三節(jié)偏導數(shù)與全微分第四節(jié)複合函數(shù)與隱函數(shù)微分法第五節(jié)多元函數(shù)的極值多元函數(shù)微分學基礎

在第二篇中討論了一元函數(shù)的微積分.但在自然科學和工程技術中，很多問題都與多種因素有關，反映到數(shù)學上就是多元函數(shù)的問題.本篇將在一元函數(shù)的基礎上討論多元函數(shù)的微積及其應用，而本章主要介紹空間解析幾何的基本知識和多元函數(shù)的微分及一些簡單的應用.第一節(jié)空間解析幾何簡介圖6-1右手系示意一、空間直角坐標系

建立了空間直角坐標系後，就可以討論間的與三個有序數(shù)之間的對應關係.6-2

三個座標面把空間分成了八部分，每部分叫做一個卦限（見圖6-3）.這八個卦限次序規(guī)定如下:圖6-2點P位置下麵將平面上兩點間的距離公式推廣到空間（證明從略）圖6-3八卦限示意圖解1.曲面方程的概念6-4二、曲面及其方程

一般地，把由三元一次方程表示的曲面叫做一次曲面，也和為平面；由三元二次方程表示的曲面叫做二次曲面.下麵簡單介紹平面和一些常見的二次曲面方程.圖6-4曲面示意2.平面方程由兩點距離公式知圖6-5例2示意圖解解解3.球面方程圖6-7球面示意圖圖6-6例4示意圖解4.柱面方程圖6-8柱面示意圖解稱這樣的柱面為圓柱面（見圖6-9）圖6-9例5示意圖1.空間曲線及其方程三、空間曲線及方程解2.空間曲線在座標面上的投影解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第二節(jié)多元函數(shù)的概念

在第十四章中，討論了含有一個自變時的函數(shù)，即一元函數(shù)，但在實際問題中，還會遇到含有兩個或兩個以上引數(shù)的函數(shù)，這就是本節(jié)所要討論的多元函數(shù).在這裏重點介紹二元函數(shù).一、二元函數(shù)的定義先看下麵的例子.圖6-11例2示意圖一般地，二元函數(shù)的定義如下.解

對於一元函數(shù)，一般假定在某個區(qū)間上有定義進行討論.對於二元函數(shù)，類似地假定它在某平面區(qū)域內(nèi)有定義進行討論.

所謂區(qū)域（平面的）是指一條或幾條曲線圍成具有連通性的平面一部分（見圖6-35），所謂的連通性是指如果一塊部分平面內(nèi)任意兩點可用完全屬於此部分平面的折線連結起來.圖6-12區(qū)域示意

若區(qū)域能延伸到無限遠處，就稱這區(qū)域是無界的，如圖6-12(c)所示，否則，它總可以被包含在一個以原點O為中心，而半徑適當大的圓內(nèi)，這樣的區(qū)域稱為有界的，如圖6-12(a)、(b)所示，圍成區(qū)域的曲線叫區(qū)域的邊界.閉區(qū)域：連同邊界在內(nèi)的區(qū)域的曲線叫區(qū)域的邊界.開區(qū)域：不包括邊界內(nèi)的區(qū)域叫開區(qū)域.

為方便使用，將開區(qū)域內(nèi)的點稱為內(nèi)點，將區(qū)域邊界上的點稱為邊界點.解二、二元函數(shù)的幾何意義圖6-15例6示意圖三、二元函數(shù)的極限和連續(xù)性1.二元函數(shù)的極限

函數(shù)的極限是研究當引數(shù)變化時，函數(shù)的變化趨勢，但是二元函數(shù)的引數(shù)有兩個，所以引數(shù)的變化過程比一元函數(shù)要複雜得多.

二元函數(shù)的極限是一元函數(shù)極限的推廣，有關一元函數(shù)極限的運算法則和定理,都可以推廣二元函數(shù)的極限，下麵舉例說明.

解方法一

方法二

這說明，二元函數(shù)的極限問題有時可以先轉化為一元函數(shù)的極限問題，再求解.解2.二元函數(shù)的連續(xù)性函數(shù)的不連續(xù)點稱為函數(shù)的間斷點.思考題答案答案答案課堂練習題答案答案答案第三節(jié)偏導數(shù)與全微分一、偏導數(shù)的定義及求法解解證解二、高階偏導數(shù)解三、全微分1.全微分的定義解解解2.全微分在近似計算中的應用解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第四節(jié)複合函數(shù)與隱函數(shù)微分法一、複合函數(shù)的求導法則1.複合函數(shù)的中間變數(shù)均是二元函數(shù)的情形解2.複合函數(shù)的中間變數(shù)均為一元函數(shù)的情形解解3.複合函數(shù)的中間變數(shù)既有一元函數(shù)又有多元函數(shù)的情形解4.複合函數(shù)是抽象函數(shù)的情形解解二、全微分形式不變性解三、隱函數(shù)的求導法解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第五節(jié)多元函數(shù)極值一、多元函數(shù)極值1.極值的定義及求法解2.最大值和最小值解圖6-39例4示意圖二、條件極值解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回多元函數(shù)積分學基礎第一節(jié)二重積分的概念與性質第二節(jié)二重積分的計算第三節(jié)二重積分的應用第四節(jié)數(shù)學實驗五用Mathematica求偏導和計算二重積分第七章多元函數(shù)積分學基礎

在本章中，將把一元函數(shù)定積分的概念及其性質推廣到多元函數(shù)的情形，這就是二重積分、三重積分和曲線積分，積分的範圍不再是定積分中x軸上的一個區(qū)間，而分別是一個平面區(qū)域、一個空間區(qū)域與一條曲線.下麵首先學習有關二重積分知識.二重積分是本章基礎部分，同是也是本章的重點內(nèi)容.第一節(jié)二重積分的概念與性質一、實例1.曲頂柱體的體積圖7-1曲頂柱體圖7-2曲頂柱體劃分2.非均勻薄片的品質二、二重積分的定義三、二重積分的性質解圖7-3例1示意圖解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第二節(jié)二重積分的計算

在實際應用時,用二重積分的定義和性質去計算二重積分是十分複雜和困難的.本節(jié)將介紹一種實用的計算方法,此種方法主要是把二重積分的計算化成連續(xù)計算的兩次定積分,即二次積分.一、在直角坐標系下計算二重積分圖7-4積分區(qū)域圖7-6積分區(qū)域圖8-7積分區(qū)域分割解圖7-8例1示意圖解圖7-9例2示意解方法一解圖7-11例4示意圖a方法二圖7-12例4示意圖b

二、在極坐標系下計算二重積分圖7-14極點在D之外圖7-15極點在邊界上圖7-16極點在D內(nèi)解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第三節(jié)二重積分的應用一、體積解圖7-17例1示意圖解圖7-18例2示意圖解圖7-19例3示意圖二、平面薄片的品質解三、平面薄片的重心解圖7-20例5示意圖解圖7-21例6示意圖思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第四節(jié)數(shù)學實驗四

用Mathemtica求偏導和計算二重積分一、學習Mathematica命令Mathematica的求多元函數(shù)的偏導數(shù)命令與前面學習的求一元函數(shù)的導數(shù)命令一樣，調用格式為二、偏導數(shù)計算解解三、計算二重積分解解返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回導數(shù)的應用第一節(jié)拉格朗日中值定理與函數(shù)單調性判定法第二節(jié)函數(shù)的極值及判定第三節(jié)函數(shù)的最大值和最小值第四節(jié)曲線的凸凹性與拐點第五節(jié)函數(shù)圖形的描繪第六節(jié)洛必達法則第七節(jié)導數(shù)在經(jīng)濟問題中的應用第一節(jié)拉格朗日中值定理與函數(shù)單調性判定法一、拉格朗日值定理上式有幾種不同的寫法.驗證證二、函數(shù)單調性的判定性證解解解思考題1.羅爾定理的三個條件是充要條件嗎？能否去掉某個條件？答案2.拉格朗日定理的結論有哪些形式？(舉例至少寫三種形式)答案3.請思考並寫出羅爾定理與拉格朗日定理有何關係？答案課堂練習題答案答案第二節(jié)函數(shù)的極值及判定定義極值點和導數(shù)的關係如何？由圖3-6可知：圖3-6極大值與極小值示意證解解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第三節(jié)函數(shù)的最大值和最小值

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學實驗中，常要遇到在一定條件下，怎樣用料最省、效率最高或性能最好等問題，這些問題歸納到數(shù)學上，即為函數(shù)最大值或最小值問題.解解解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第四節(jié)曲線的凸凹性與拐點

解解拐點和二階導數(shù)關係如何?解解思考題答案答案課堂練習題答案第五節(jié)函數(shù)圖形的描繪

借助一階導數(shù)的符號,可以確定函數(shù)的單調性與極值,借助二階導數(shù)的符號可以確定曲線的凸凹性與拐點,知道了這些條件後,可以較準確地做出函數(shù)的圖形.描繪圖形的一般步驟如下.解解思考題答案課堂練習題答案第六節(jié)洛必達法則解解解解解解解解解

洛必達法則是求未定式極限的一種有效方法，但最好能與其他求極限的方法結合使用.例如能化簡，可以應用等價無窮小代替或重要極限時盡可能應用，這樣可以使計算簡捷.解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第七節(jié)導數(shù)經(jīng)濟問題中的應用一、邊際分析1.邊際的概念—邊際函數(shù)2.邊際成本

總成本：某產(chǎn)品的總成本是指生產(chǎn)一定產(chǎn)量所需全部經(jīng)濟資源投入費用的總額，它由固定成本和可變成本組成.

平均成本：是指生產(chǎn)一定產(chǎn)量的產(chǎn)品時，平均每個單位產(chǎn)品的成本.

邊際成本：是總成本的變化率.（總成本與邊際成本的關係）解3.邊際收益總收益：是生產(chǎn)者出售一定量的產(chǎn)品而得到的全部收入.

平均收益：是生間者出售一定量的產(chǎn)品，平均每出售單位產(chǎn)品所得到的收入，即單位商品的售價.邊際收益：是總收益的變化率.總收益、平均收益、邊際收益均為產(chǎn)量的函數(shù).解4.最大利潤解二、彈性分析1.函數(shù)的相對變化率與彈性函數(shù)甲產(chǎn)品單位價格10元,提價1元;乙產(chǎn)品單位價格200元,提價1元;兩種產(chǎn)品絕對改變量都是1元,但各與其原價相比,兩者漲價的幅度差異很大,甲提價10%,乙提價0.5%,因此,非常有必要研究函數(shù)的相對改變量與相對變化率.解解2.彈性在經(jīng)濟學中的應用下麵介紹需求、供給對價格的彈性.解解下麵研究一下需求彈性與總收益.

如果某商品為了適應市場需要機時降價時，會不會降低總收益呢？由常識可知，降價必會使單位商品收益減少，但降價又會促進銷量增大，反而可能會使收益增加，於價格的調整是有科學性的.怎樣會受益呢？下麵將作深一步的研究.下麵進一步說明這三類商品的經(jīng)濟意義解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案返回返回返回1.證明：返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回矩陣與線性方程組第一節(jié)矩陣的概念及運算第二節(jié)逆矩陣第三節(jié)矩陣的秩與初等變換第四節(jié)線性方程的矩陣求解第五節(jié)數(shù)字實驗五用Mathematica進行矩陣運算和解線性方程組第一節(jié)矩陣的概念及運算矩陣與線性方程組

矩陣是解線性方程組的一個十分重要的數(shù)學工具，是線性代數(shù)的一個主要研究對象.1.矩陣的概念表11-1調運方案/t124231546010表11-2物資庫存量/t120315622421040241623366850280423將以上兩個表中的實際背景去掉，則抽象出如下數(shù)據(jù)：數(shù)學上就把的矩形數(shù)叫作矩陣.現(xiàn)在給出矩陣的一般定義.二、矩陣的運算根據(jù)實際問題的需要，規(guī)定矩陣的一些基本運算如下.1.矩陣的相等2.矩陣的加法根據(jù)定義不難驗證，矩陣的加法具有以下性質：3.數(shù)與矩陣的乘法解4.矩陣與矩陣的乘法解解解解5.矩陣的轉置解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第二節(jié)逆矩陣一、方陣的行列式二、逆矩陣證證證解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第三節(jié)矩陣的秩與初等變換1.矩陣的秩解解二、矩陣的初等變換解解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第四節(jié)線性方程組的矩陣求解本節(jié)主要討論以下問題.一、高斯消元法解表11-3方程組的消元過程與方程組對應的增廣矩陣的變換過程對照方程組的消元過程增廣矩陣的變換過程解二、線性方程組的相容性解解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案*第五節(jié)數(shù)學實驗六

用Mathematic進行矩陣運算和解線性方程組一、學習Mathematic命令1.數(shù)組與矩陣2.矩陣運算3.線性方程求解二、矩陣運算解解三、矩陣的行列式與逆矩陣解四、矩陣的秩解五、線性方程組求解解一

用行初等變換將增廣矩陣化為階梯形，階梯形矩陣所對應的線性方程組和原方程組同解.因此，原方程組和以下方程組同解：解二記aa為係數(shù)矩陣，xx為未知量矩陣,bb為常數(shù)項矩陣.返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回答案返回返回行列式第一節(jié)二階、三階行列式第二節(jié)

n階行列式第三節(jié)克萊姆法則第一節(jié)二階、三階行列式一、二階行列式解二、三階行列式圖10-1三階行列式展開方法解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第二節(jié)n階行列式一、n階行列式的概念二、n階行列式的性質性質1行、列依次互換，行列式的值不變.三、n階行列式的計算解方法一化為上三角行列式方法二利用定理，按第四行展開.方法三利用性質8及定理.解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第三節(jié)克萊姆法則證：解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案返回返回返回返回返回1.常用的方法有：直接利用行列式的性質計算、化為三角形行列式計算、按某行（列）展開將高階化為低階行列式來計算等.返回2.注意到各行（或列）元素的和都相等，故可利用行列式性質先把各行（或列）元素加到第1列（或第1行），提出該列（或行）的公因數(shù)，使該列（或行）的元素都變成1，進而化三角或者降階計算.返回返回返回返回返回返回返回返回返回一元函數(shù)積分學第一節(jié)不定積分的概念與性質第二節(jié)不定積分法第三節(jié)定積分的概念與性質第四節(jié)牛頓-萊布尼茲公式第五節(jié)定積分的換元法與分部積分法第六節(jié)廣義積分第七節(jié)數(shù)學實驗四用Mathematica計算積分一元函數(shù)積分學

微分和積分是高等數(shù)學中的兩大基本運算.微分的基本問題是:已知一個函數(shù),求它的導數(shù).但是,在許多實際問題中往往會遇到反問題:已知一個函數(shù)的導數(shù),求原來的函數(shù).由此產(chǎn)生了積分學.積分學包括不定積分和定積分兩大部分.第一節(jié)不定積分的概念與性質一、原函數(shù)證二、不定積分證由導數(shù)與不定積分定義，很容易得到如下規(guī)律：（微分運算與不定積分的運算是互逆的?。┤?、不定積分的幾何意義由於不定積分是微分的逆運算，所以根據(jù)微分基本公式就得對應的積公式：四、基本的積分公式

以上13個公式是積分法的基礎，必須熟記，不僅要記住等式右端的結果，還要熟悉左端被積函數(shù)的形式！

由導數(shù)的運算法則和不定積分的定義，可以得到以下不定積分的運算法則.法則1對於有限個函數(shù)的代數(shù)和也是成立的!五、積分的基本運算法則解解解解解解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第二節(jié)不定積分

利用直接積分法能計算的不定積分是非常有限的，因此有必要探索計算不定積分的新方法.本節(jié)介紹換元積分法與分部積法、換元積分法可分為第一類換元法和第二類換元法.

第一類換元積分法（又稱湊微分法）是與微分分學中的複合函數(shù)微分法則相應的積分法.一、第一類換元積分法注：換元過程可以省略.一般地，若不定積分被積運算式能寫成下麵舉例說明解解解解

以上幾例都是直接用湊微分求積分的，下在介紹幾個常用的湊微分的等式供參考解解解解解解法二解法一二、第二類換元積分法解解解圖4-3輔助直角三角形解圖4-4輔助直角三角形解圖4-5輔助直角三角形圖4-3輔助直角三角形圖4-4輔助直角三角形圖4-5輔助直角三角形

第二類換元法常用於被積函數(shù)中含有根式的情況，常用的變數(shù)替換可總結如下.

在做三角替換時，可以利用直角三角形的邊角關係確定有關三角函數(shù)的關係，按圖做代換及還原.

本節(jié)一些例題的結果，可當作公式使用，為便於讀者使用，將這些常用的積分公式列舉如下.

兩類換元法就介紹這裏，歸納起來看，它們的實質就是變數(shù)代換，變數(shù)代換是求不定積分的最基本的方法之一。因此，善於恰當?shù)乩米償?shù)代換是掌握積技巧的關鍵.想要做到恰當,第一要熟悉基本積分公式,因為變數(shù)代換最終要化為積分公式中已有的形式;第二要熟悉微分表,因為變數(shù)代換(或湊微分)時經(jīng)常用到它,同時要熟具體函數(shù)及其微分特徵,這樣才較好地掌握換元積分法.三、分部積分法解解解在此例中,兩次用了分部積分法.解解解解法二解法一解法三

由例22可以看出,求不定積分,常有多種方法,比較靈活,各種解法都有其特點,學習中要注意不斷積累經(jīng)驗.思考題答案答案課堂練習題答案答案答案第三節(jié)定積分的概念與性質1.曲邊梯形的面積

在初等數(shù)學中，已經(jīng)解決了圓、三角形、矩形及多邊形等圖形的面積問題，而對由任意曲線所圍成的一般平面圖形的面積計算問題還未解決，其原因是用初等數(shù)學方法是非常困難的.這裏介紹計算曲邊梯形的面積的方法，有了這種方法就可以解決一般封閉圖形的面積問題.一、兩個實例圖4-7求曲邊梯形面積(見圖4—7)2.變速直線運動的路程

以上的兩個實例具有不同的實際意義,但計算這些量時使用的方法是相同的.拋開這些問題的具體意義,由運算式在數(shù)量關係上的共同特性,抽象出定積分的概念.二、定積分的定義關於定積分的定義做以下三點說明.三、定積分的幾何意義例1用定積分表示圖4-9中四個圖形陰影部分的面積解4-9(a)4-9(b)4-9(c)4-9(c)(a)(b)(c)(d)解圖4-10例2圖形

由定積分的定義，可以直接推證定積分具有下述性質，其中所涉及的函數(shù)在討論的區(qū)間都是可積的.性質1被積運算式中的常數(shù)因數(shù)可以提到積分號前，即性質2兩個函數(shù)代數(shù)和的積分等於各函數(shù)積分的代數(shù)和，即（這一結論可以推廣到任意有限個多個函數(shù)代數(shù)和的情況?。┧?、定積分的性質性質3對任意點c，有性質4性質5性質6性質7證圖4-11積分中值定理解例4比較下列各對積分值的大小解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第四節(jié)牛頓-萊布尼茲公式

定積分作為一種特定和式的極限，如果按定義計算定積分是很複雜、很困難的，所以本節(jié)將通過對定積分與原函數(shù)的討論，尋找一種計算定積分簡便而效的方法.一、積分上限函數(shù)圖4-12積分上限函數(shù)幾何意義證

這個定理一方面肯定了連續(xù)函數(shù)的原函數(shù)是存在的，另一方面提供了在定積分與原函數(shù)之間建立聯(lián)繫的可能性！解解證二、牛頓—萊布尼茲公式解解解解解解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案答案第五節(jié)定積分的換元法與分部積分法

前面學習了使用換元積分法求已知函數(shù)的原函數(shù)，在某些條件下?lián)Q元積分法也可以用計算定積分.式（4-9）稱為定積分的換元公式一、定積分的換元法在應用定積分的換元公式（4-9）時，應注意解

這一解法沒有引入新的積分變數(shù).計算時，原積分的上、下限不要改變.解解先把被積函數(shù)化簡證

在計算對稱區(qū)間上的定積分時，如果能判定被積函數(shù)的奇偶性，利用這一結果可使計算簡化.解解解圖4-14例7幾何意義

式（4-10）稱為定積分的分部積分法，其方法與不定積分相類似，但其結果不相同.(定積分是一個數(shù)值，面不定積分是一類函數(shù)！)二、定積分的分部積分法解解解思考題答案答案答案課堂練習題答案答案第六節(jié)、廣義積分

前面曾提到，若被積函數(shù)在積分區(qū)間上有無窮不連續(xù)點時，不能應用牛頓-萊布尼茲公式計算.這是因為牛頓-萊布尼茲公式的使用受到以下兩個條件的限制.

為了使定積分的應用更加廣泛，將上述兩個條件放寬，使得公式對積分區(qū)間為無窮區(qū)間，或被積函數(shù)在有限的積分區(qū)間上為無界函數(shù)的積分也能使用.這兩種積分稱為廣義積分，相應地，前面討論的積分稱為常義積.本書僅討論積分區(qū)間為無窮區(qū)間的廣義積分.

一般地，對於積分區(qū)間無限的情形，給出下麵的定義.

計算廣義積分時，為了書寫方便，實際計算中常常略去極限符號，形式上直接利用牛頓-萊布尼茲公式的計算式（注意是形式上）.解解證思考題答案答案課堂練習題答案答案第七節(jié)數(shù)學實驗四

用Mathematica計算積分一、學習Mathematica命令二、求不定積分例1計算下列不定積分：解三、求定積分及廣義積分例2計算下列積分解返回返回返回返回返回返回返回返回返回