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@ -232,7 +232,7 @@ $$D(x)= \begin{cases}1, & x\text{为有理数时}, \\ 0, & x\text{为无理数
## Vol. 1:补药漏写dx口牙
>[!example] 例1
>[!example] 例
>设函数 $y = \ln(1 + \sin^2 x)$,求其微分 $dy$。
```
@ -268,7 +268,7 @@ $$D(x)= \begin{cases}1, & x\text{为有理数时}, \\ 0, & x\text{为无理数
## Vol. 3:可去间断点的说明
>[!example] 例2
>[!example] 例
>求曲线 $y = \frac{x^2 + 2x - 3}{x^2 - 3x + 2}$ 的所有渐近线。
```
@ -284,7 +284,8 @@ $$D(x)= \begin{cases}1, & x\text{为有理数时}, \\ 0, & x\text{为无理数
## Vol. 4:正项级数的判别法勿滥用
>[!example] 例3
>[!example] 例题
>判断级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^{n} n^2}{3^n}$ 的敛散性(绝对收敛、条件收敛或发散)。
```
@ -434,7 +435,7 @@ $y=f^{-1}(x)$,即$x = f(y)$,求$f^{-1'}$就是在求$\frac{dy}{dx}$,而$\f
所以,我们还需要将$y = f^{-1}(x)$代入,即:
$\frac{dy}{dx}=\frac{1}{f'(y)}=\frac{1}{f'(f^{-1}(x))}$
> [!example] 例1
> [!example] 例
> 求$d(\arcsin x)$
```
@ -464,8 +465,27 @@ $\forall \delta>0, \exists x \in \mathring{U}(x_0,\delta)$有 $|f(x)|>M$,称$f
那这个是有界的吗?也不是。这就是典型的**不是无界量的无穷大**。
> [!example] 例2
> 双子数列$\lim\limits_{n\rightarrow \infty}{n\cos n\pi}$
> 双子数列$\lim\limits_{n\rightarrow \infty}{n\cos \frac{n\pi}{2}}$
![[易错点10-2.png]]
这个也是无界但不是无穷大,请自行证明。
```
总结:无穷大是在邻域内“一直都很大”,无界是邻域内“有很大的”
```
总结:无穷大是在邻域内“一直都很大”,无界是邻域内“有很大的”

@ -226,18 +226,35 @@ $$D(x)= \begin{cases}1, & x\text{为有理数时}, \\ 0, & x\text{为无理数
**解析**
1. 构造第一个数列$\{x_n^{(1)}\}$
取$x_n^{(1)} = x_0 + \frac{1}{n}$(有理数),则$$\lim\limits_{n \to \infty} x_n^{(1)} = x_0$$由于$x_n^{(1)}$是有理数,所以$D(x_n^{(1)}) = 1$,因此$$\lim\limits_{n \to \infty} D(x_n^{(1)}) = 1$$
2. 构造第二个数列$\{x_n^{(2)}\}$
取$x_n^{(2)} = x_0 + \frac{\sqrt{2}}{n}$(无理数),则$$\lim\limits_{n \to \infty} x_n^{(2)} = x_0$$由于x_n^{(2)}是无理数,所以$D(x_n^{(2)}) = 0$,因此$$\lim\limits_{n \to \infty} D(x_n^{(2)}) = 0$$由于$$\lim\limits_{n \to \infty} D(x_n^{(1)}) = 1 \neq 0 = \lim\limits_{n \to \infty} D(x_n^{(2)})$$根据海涅定理,$\lim\limits_{x \to x_0} D(x)$不存在。
由于$x_0$是任意一点,所以狄利克雷函数在任何点处都不存在极限。
1. 构造第一个数列 $\{x_n^{(1)}\}$
取 $x_n^{(1)} = x_0 + \frac{1}{n}$(有理数),则
$$\lim\limits_{n \to \infty} x_n^{(1)} = x_0$$
由于 $x_n^{(1)}$ 是有理数,所以 $D(x_n^{(1)}) = 1$,因此
$$\lim\limits_{n \to \infty} D(x_n^{(1)}) = 1$$
2. 构造第二个数列 $\{x_n^{(2)}\}$
取 $x_n^{(2)} = x_0 + \frac{\sqrt{2}}{n}$(无理数),则
$$\lim\limits_{n \to \infty} x_n^{(2)} = x_0$$
由于 $x_n^{(2)}$ 是无理数,所以 $D(x_n^{(2)}) = 0$,因此
$$\lim\limits_{n \to \infty} D(x_n^{(2)}) = 0$$
由于
$$\lim\limits_{n \to \infty} D(x_n^{(1)}) = 1 \neq 0 = \lim\limits_{n \to \infty} D(x_n^{(2)})$$
根据海涅定理,$\lim\limits_{x \to x_0} D(x)$ 不存在。
由于 $x_0$ 是任意一点,所以狄利克雷函数在任何点处都不存在极限。
# 考试易错点总结
## Vol. 1:补药漏写dx口牙
>[!example] 例1
>[!example] 例
>设函数 $y = \ln(1 + \sin^2 x)$,求其微分 $dy$。
**解**
@ -251,9 +268,11 @@ $$ dy = \frac{\sin 2x}{1+\sin^2 x} dx $$
注意:不要漏写 $dx$
## **Vol.2等价无穷小问题**
注意,等价无穷小只能用于乘除,用于加减虽然有时也会得到正确的答案,但这并不是有保证的。归根到底这是因为等价无穷小是一种**近似**,在乘除中它的近似程度还可以用,但在加减中就未必了,加减中我们需要更精确的近似方法:泰勒展开。另外重要极限也是等价无穷小的两种特殊情况。
>[!example] 例题
>求极限$$\lim\limits_{x\to0}\frac{tanx-sinx}{x^3}$$.
>求极限$$\lim\limits_{x\to0}\frac{tanx-sinx}{x^3}$$
**解**:如果直接用$tanx\sim x,sinx\sim x(x\to0)$的话,分子就会变成$0$,从而极限为$0$.
然而从另一个角度看,$$\lim\limits_{x\to0}\frac{tanx-sinx}{x^3}=\lim\limits_{x\to0}\frac{sinx-sinxcosx}{x^3cosx}=\lim\limits_{x\to0}\frac{sinx(1-cosx)}{x^3}\cdot \frac{1}{cosx}=\lim\limits_{x\to0}\frac{x\cdot\frac{1}{2}x^2}{x^3}=\frac{1}{2}.$$
@ -263,7 +282,7 @@ $$ dy = \frac{\sin 2x}{1+\sin^2 x} dx $$
## Vol. 3:可去间断点的说明
>[!example] 例2
>[!example] 例
>求曲线 $y = \frac{x^2 + 2x - 3}{x^2 - 3x + 2}$ 的所有渐近线。
**解**
@ -293,12 +312,13 @@ $$ \lim_{x \to \infty} y = \lim_{x \to \infty} \frac{1 + \frac{2}{x} - \frac{3}{
**结论**:曲线的渐近线为 $x = 2$ 和 $y = 1$。
## Vol. 4:正项级数的判别法勿滥用
>[!example] 例3
>[!example] 例题
>判断级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^{n} n^2}{3^n}$ 的敛散性(绝对收敛、条件收敛或发散)。
**错误做法示范**:观察级数 $\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^{n} n^2}{3^n}$,若直接对其使用比值判别法:
$$ \lim_{n \to \infty} \left| \frac{u_{n+1}}{u_n} \right| = \lim_{n \to \infty} \frac{(n+1)^2 / 3^{n+1}}{n^2 / 3^n} = \frac{1}{3} < 1 $$
$$ \lim_{n \to \infty} \left| \frac{u_{n+1}}{u_n} \right| = \lim_{n \to \infty} \frac{(n+1)^2 / 3^{n+1}}{n^2 / 3^n} = \frac{1}{3} < 1 $$
若由此断言“原级数收敛”,则犯了**滥用判别法**的错误。因为比值判别法(及比较、根值判别法)仅
@ -432,7 +452,9 @@ $$L = \lim_{n \to \infty} \sqrt[n]{|a_n|}$$
- 所以$a_n$ 发散。
## **Vol.7 分段函数分段点处求导问题**
分段函数分段点处无论是求导还是判断连续都必须从**左右两边的极限**分别去算,而且计算的时候一定只能**用定义**。
>[!example] 例题
>设$f(x)=\begin{cases} \frac{2}{3}x ,\ \ x\le1 \\ x^2, \ \ x>1,\end{cases}$则$f(x)$在$x=1$处的\[ \].
>A左右导数都存在 B左导数存在右导数不存在
@ -441,6 +463,7 @@ $$L = \lim_{n \to \infty} \sqrt[n]{|a_n|}$$
**解:**$f(1)=\frac{2}{3},f'_-(1)=\lim\limits_{x\to1^-}\frac{\frac{2}{3}x-\frac{2}{3}}{x-1}=\frac{2}{3},f'_+(1)=\lim\limits_{x\to1^+}\frac{x^2-\frac{2}{3}}{x-1}=+\infty$,故左导数存在,右导数不存在,选$B$.
## **Vol.8绝对收敛级数**
绝对收敛的级数满足加法交换律,也就是说,交换各项的顺序不会导致最后结果的改变。但条件收敛的级数是不满足交换律的,改变加法的顺序可能会导致最后结果的改变,甚至可能使原本收敛的级数变成发散级数。这一点了解就行,不会出题目给大家考。
## Vol. 9: 反函数求导
@ -453,7 +476,7 @@ $y=f^{-1}(x)$,即$x = f(y)$,求$f^{-1'}$就是在求$\frac{dy}{dx}$,而$\f
所以,我们还需要将$y = f^{-1}(x)$代入,即:
$\frac{dy}{dx}=\frac{1}{f'(y)}=\frac{1}{f'(f^{-1}(x))}$
> [!example] 例1
> [!example] 例
> 求$d(\arcsin x)$
解:设$y=\arcsin x$,即$x=\sin y$$dx=\cos y\ dy$,即$dy=\frac{dx}{\cos y}$
@ -463,14 +486,19 @@ $\frac{dy}{dx}=\frac{1}{f'(y)}=\frac{1}{f'(f^{-1}(x))}$
得$\cos y=\sqrt{1-x^2}$,综上,$dy=\frac{dx}{\sqrt{1-x^2}}$,即$d(\arcsin x)=\frac{dx}{\sqrt{1-x^2}}$
## Vol. 10: 无界与无穷大的辨析
很多人都觉得无界和无穷大是同一个概念,因为它们的实在是太像了:画在坐标系上都是“直指苍穹🚀”或者“飞流直下三千尺”嘛!但是,“无界”准确来说不完全是这样。要准确辨析它们,需要回到它们的**定义**上:
无穷大的定义:$\forall M > 0, \exists \delta>0$,当$0<|x-x_0|<\delta$时有$|f(x)|>M$,称$f(x)$是当$x\rightarrow x_0$时的无穷大量
无界量的定义:由有界的定义($\exists M > 0, \forall x \in D_f,|f(x)|<M$)反推,无界的定义应该是$\forall M > 0$,
$\forall \delta>0, \exists x \in \mathring{U}(x_0,\delta)$有 $|f(x)|>M$,称$f(x)$是当$x\rightarrow x_0$时的无界量
**核心区别**:无穷大是**存在某**去心邻域内**任意**$x$都大于$M$,无界是需要对**任意**邻域**存在**一个$x$使得$|f(x)|>M$
**联系**:无穷大一定是无界量,但是无界量不一定是无穷大。
> [!example] 例1
> [!example] 例
> 无穷震荡$\lim\limits_{x\rightarrow 0}{\frac{1}{x}\sin\frac{1}{x}}$
![[易错点10-1.png]]
@ -478,6 +506,7 @@ $\forall \delta>0, \exists x \in \mathring{U}(x_0,\delta)$有 $|f(x)|>M$,称$f
那这个是有界的吗?也不是。这就是典型的**不是无界量的无穷大**。
> [!example] 例2
> 双子数列$\lim\limits_{n\rightarrow \infty}{n\cos n\pi}$
> 双子数列$\lim\limits_{n\rightarrow \infty}{n\cos \frac{n\pi}{2}}$
![[易错点10-2.png]]
总结:无穷大是在邻域内“一直都很大”,无界是邻域内“有很大的”

@ -192,8 +192,26 @@ $$\lim\limits_{x \to \infty} x(e^\tfrac{1}{x}-1)=\lim\limits_{x \to \infty } \tf
# 等价无穷小求极限法
本质是利用已知公式进行等价无穷小因子的代换将复杂函数化简
## 4.1 基本原理
在乘积和商的极限运算中,可以将复杂的无穷小量替换为等价的简单无穷小量,简化计算。
## 4.2 常用等价无穷小($x\to 0$
| 等价形式 | 条件 |
|---------|------|
| $x \sim \sin x \sim \tan x \sim \arcsin x \sim \arctan x$ | 基础等价 |
| $x \sim e^x-1 \sim \ln(1+x)$ | 指数对数等价 |
| $1-\cos x \sim \frac{1}{2}x^2$ | 三角函数等价 |
| $(1+x)^a-1 \sim ax$ | 幂函数等价 |
| $a^x-1 \sim x\ln a\ (a>0)$ | 指数函数等价 |
| $x - \sin x \sim \frac{1}{6}x^3$ | 高阶等价 |
| $\tan x - x \sim \frac{1}{3}x^3$ | 高阶等价 |
## 4.3 使用原则
1. **乘除运算可直接替换**
2. **加减运算需谨慎**:只有同阶无穷小相加减时,不能随意替换
3. **无穷乘方运算一般也不行**(即乘方上下均有变量时):一对等价量可以写成差一个无穷小的形式,经过无穷乘方后无法得知其情况
4. **复合函数可整体替换**
> [!example] 例1

@ -343,7 +343,8 @@ $$
### 4.3 使用原则
1. **乘除运算可直接替换**
2. **加减运算需谨慎**:只有同阶无穷小相加减时,不能随意替换
3. **复合函数可整体替换**
3. **无穷乘方运算一般也不行**(即乘方上下均有变量时):一对等价量可以写成差一个无穷小的形式,经过无穷乘方后无法得知其情况
4. **复合函数可整体替换**
### 4.4 典型例题

@ -350,9 +350,7 @@ $$t = x - \frac{\pi}{4} \quad \Rightarrow \quad x = t + \frac{\pi}{4},\ t \to 0.
$$= \frac{2\tan t}{1 - \tan t}.$$
代入原极限:$$\lim\limits_{x\to\pi/4} \frac{\tan x - 1}{x - \pi/4}
= \lim\limits_{t\to 0} \frac{\frac{2\tan t}{1 - \tan t}}{t}
= \lim\limits_{t\to 0} \frac{2\tan t}{t(1 - \tan t)}.$$
利用重要极限 $\displaystyle \lim_{u\to 0} \frac{\tan u}{u} = 1:\frac{2\tan t}{t(1 - \tan t)} = 2 \cdot \frac{\tan t}{t} \cdot \frac{1}{1 - \tan t}$
@ -360,7 +358,6 @@ $$= \frac{2\tan t}{1 - \tan t}.$$
当 $t \to 0$ 时,$\tan t \to 0\lim\limits_{t\to 0} \frac{\tan t}{t} = 1,\quad \lim\limits_{t\to 0} (1 - \tan t) = 1.$
所以$$\lim\limits_{t\to 0} 2 \cdot \frac{\tan t}{t} \cdot \frac{1}{1 - \tan t}
= 2 \cdot 1 \cdot \frac{1}{1 - 0} = 2$$
4
@ -371,7 +368,47 @@ $$= \frac{2\tan t}{1 - \tan t}.$$
# 等价无穷小求极限法
本质是利用已知公式进行等价无穷小因子的代换将复杂函数化简
## 4.1 基本原理
在乘积和商的极限运算中,可以将复杂的无穷小量替换为等价的简单无穷小量,简化计算。
## 4.2 常用等价无穷小($x\to 0$
| 等价形式 | 条件 |
|---------|------|
| $x \sim \sin x \sim \tan x \sim \arcsin x \sim \arctan x$ | 基础等价 |
| $x \sim e^x-1 \sim \ln(1+x)$ | 指数对数等价 |
| $1-\cos x \sim \frac{1}{2}x^2$ | 三角函数等价 |
| $(1+x)^a-1 \sim ax$ | 幂函数等价 |
| $a^x-1 \sim x\ln a\ (a>0)$ | 指数函数等价 |
| $x - \sin x \sim \frac{1}{6}x^3$ | 高阶等价 |
| $\tan x - x \sim \frac{1}{3}x^3$ | 高阶等价 |
## 4.3 使用原则
1. **乘除运算可直接替换**
2. **加减运算需谨慎**:只有同阶无穷小相加减时,不能随意替换
3. **无穷乘方运算一般也不行**(即乘方上下均有变量时):一对等价量可以写成差一个无穷小的形式,经过无穷乘方后无法得知其情况
4. **复合函数可整体替换**
> [!example] 例1
> 计算 $\displaystyle \lim_{x\to 0}\frac{\sin mx}{\sin nx}$
> [!example] 例2
> 计算 $$\displaystyle \lim_{x\to 0}(\cos x)^{\frac{1+x}{\sin^2 x}}$$
熟悉常见的极限,灵活运用好极限的四则运算法则和等价无穷小,已经能够解决绝大多数的极限计算题了,无论是简单题还是难题。很多看上去很复杂的所谓难题,无非是在四则运算和等价无穷小之间反复套娃而已,如果可以熟练的分离这些特征,其实不需要泰勒公式等“高级工具”就能快速准确地得出极限值。当然,不是贬低其他的工具,只是说不要学习了所谓的一些高级工具之后,就不重视这些初级的工具和结论。
引入练习:计算
$$\lim\limits_{x\to0}\frac{\sqrt{1+2tanx}-\sqrt{1+2sinx}}{xln(1+x)-x^2}$$    
@ -518,5 +555,4 @@ $$\alpha n + \ln \left( a + \frac{\cdots}{e^{\alpha n}} \right)$$
小练习:
$$\lim_{x \to 0} \frac{\csc(x) - \cot(x)}{x}=$$
$$\lim_{x \to 0} \frac{\csc(x) - \cot(x)}{x}= $$

@ -16,6 +16,12 @@ tags:
- **函数单调有界性质**
若函数 $f(x)$ 在区间 $I$ 上单调且有界,则 $f(x)$ 在 $I$ 的端点或无穷远处存在单侧极限。
- **这类题的基本思路**
先看有界性:尝试用不等式或者使用数学归纳法,注意在上下界不好找的时候,可以先取极限,来确定一个大致范围,再对猜测的有界性尝试证明
再看单调性:尝试作差、作商或者使用数学归纳法
## 适用情况
适用于证明数列或函数极限的存在性,尤其是:

@ -4,6 +4,7 @@ tags:
---
**内部资料,禁止传播**
**编委会(不分先后,姓氏首字母顺序):程奕铭 韩魏 刘柯妤 卢吉辚 王轲楠 支宝宁 郑哲航
# 单调有界准则
## 原理
@ -15,6 +16,12 @@ tags:
- **函数单调有界性质**
若函数 $f(x)$ 在区间 $I$ 上单调且有界,则 $f(x)$ 在 $I$ 的端点或无穷远处存在单侧极限。
- **这类题的基本思路**
先看有界性:尝试用不等式或者使用数学归纳法,注意在上下界不好找的时候,可以先取极限,来确定一个大致范围,再对猜测的有界性尝试证明
再看单调性:尝试作差、作商或者使用数学归纳法
## 适用情况
适用于证明数列或函数极限的存在性,尤其是:

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