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@ -226,18 +226,35 @@ $$D(x)= \begin{cases}1, & x\text{为有理数时}, \\ 0, & x\text{为无理数
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**解析**
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1. 构造第一个数列$\{x_n^{(1)}\}$:
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取$x_n^{(1)} = x_0 + \frac{1}{n}$(有理数),则$$\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$$
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2. 构造第二个数列$\{x_n^{(2)}\}$:
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取$x_n^{(2)} = x_0 + \frac{\sqrt{2}}{n}$(无理数),则$$\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)})$$根据海涅定理,$\lim\limits_{x \to x_0} D(x)$不存在。
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由于$x_0$是任意一点,所以狄利克雷函数在任何点处都不存在极限。
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1. 构造第一个数列 $\{x_n^{(1)}\}$:
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取 $x_n^{(1)} = x_0 + \frac{1}{n}$(有理数),则
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$$\lim\limits_{n \to \infty} x_n^{(1)} = x_0$$
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由于 $x_n^{(1)}$ 是有理数,所以 $D(x_n^{(1)}) = 1$,因此
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$$\lim\limits_{n \to \infty} D(x_n^{(1)}) = 1$$
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2. 构造第二个数列 $\{x_n^{(2)}\}$:
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取 $x_n^{(2)} = x_0 + \frac{\sqrt{2}}{n}$(无理数),则
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$$\lim\limits_{n \to \infty} x_n^{(2)} = x_0$$
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由于 $x_n^{(2)}$ 是无理数,所以 $D(x_n^{(2)}) = 0$,因此
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$$\lim\limits_{n \to \infty} D(x_n^{(2)}) = 0$$
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由于
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$$\lim\limits_{n \to \infty} D(x_n^{(1)}) = 1 \neq 0 = \lim\limits_{n \to \infty} D(x_n^{(2)})$$
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根据海涅定理,$\lim\limits_{x \to x_0} D(x)$ 不存在。
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由于 $x_0$ 是任意一点,所以狄利克雷函数在任何点处都不存在极限。
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# 考试易错点总结
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## Vol. 1:补药漏写dx口牙!
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>[!example] 例1
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>[!example] 例题
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>设函数 $y = \ln(1 + \sin^2 x)$,求其微分 $dy$。
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**解**:
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@ -251,9 +268,11 @@ $$ dy = \frac{\sin 2x}{1+\sin^2 x} dx $$
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注意:不要漏写 $dx$ !
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## **Vol.2等价无穷小问题**
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注意,等价无穷小只能用于乘除,用于加减虽然有时也会得到正确的答案,但这并不是有保证的。归根到底这是因为等价无穷小是一种**近似**,在乘除中它的近似程度还可以用,但在加减中就未必了,加减中我们需要更精确的近似方法:泰勒展开。另外重要极限也是等价无穷小的两种特殊情况。
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>[!example] 例题
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>求极限$$\lim\limits_{x\to0}\frac{tanx-sinx}{x^3}$$.
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>求极限$$\lim\limits_{x\to0}\frac{tanx-sinx}{x^3}$$
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**解**:如果直接用$tanx\sim x,sinx\sim x(x\to0)$的话,分子就会变成$0$,从而极限为$0$.
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然而从另一个角度看,$$\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}.$$
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@ -263,7 +282,7 @@ $$ dy = \frac{\sin 2x}{1+\sin^2 x} dx $$
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## Vol. 3:可去间断点的说明
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>[!example] 例2
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>[!example] 例题
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>求曲线 $y = \frac{x^2 + 2x - 3}{x^2 - 3x + 2}$ 的所有渐近线。
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**解**:
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@ -293,12 +312,13 @@ $$ \lim_{x \to \infty} y = \lim_{x \to \infty} \frac{1 + \frac{2}{x} - \frac{3}{
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**结论**:曲线的渐近线为 $x = 2$ 和 $y = 1$。
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## Vol. 4:正项级数的判别法勿滥用
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>[!example] 例3
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>[!example] 例题
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>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)。
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**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:
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$$ \lim_{n \to \infty} \left| \frac{u_{n+1}}{u_n} \right| = \lim_{n \to \infty} \frac{(n+1)^2 / 3^{n+1}}{n^2 / 3^n} = \frac{1}{3} < 1 $$
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$$ \lim_{n \to \infty} \left| \frac{u_{n+1}}{u_n} \right| = \lim_{n \to \infty} \frac{(n+1)^2 / 3^{n+1}}{n^2 / 3^n} = \frac{1}{3} < 1 $$
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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
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@ -432,7 +452,9 @@ $$L = \lim_{n \to \infty} \sqrt[n]{|a_n|}$$
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- 所以$a_n$ 发散。
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## **Vol.7 分段函数分段点处求导问题**
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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**。
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>[!example] 例题
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>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\[ \].
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>(A)左右导数都存在 (B)左导数存在,右导数不存在
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@ -441,6 +463,7 @@ $$L = \lim_{n \to \infty} \sqrt[n]{|a_n|}$$
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**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$B$.
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## **Vol.8绝对收敛级数**
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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。
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## Vol. 9: 反函数求导
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@ -453,7 +476,7 @@ $y=f^{-1}(x)$,即$x = f(y)$,求$f^{-1'}$就是在求$\frac{dy}{dx}$,而$\f
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所以,我们还需要将$y = f^{-1}(x)$代入,即:
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$\frac{dy}{dx}=\frac{1}{f'(y)}=\frac{1}{f'(f^{-1}(x))}$
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> [!example] 例1
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> [!example] 例题
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> 求$d(\arcsin x)$
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解:设$y=\arcsin x$,即$x=\sin y$,$dx=\cos y\ dy$,即$dy=\frac{dx}{\cos y}$
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@ -463,14 +486,19 @@ $\frac{dy}{dx}=\frac{1}{f'(y)}=\frac{1}{f'(f^{-1}(x))}$
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得$\cos y=\sqrt{1-x^2}$,综上,$dy=\frac{dx}{\sqrt{1-x^2}}$,即$d(\arcsin x)=\frac{dx}{\sqrt{1-x^2}}$
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## Vol. 10: 无界与无穷大的辨析
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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:
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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
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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$\forall M > 0$,
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$\forall \delta>0, \exists x \in \mathring{U}(x_0,\delta)$有 $|f(x)|>M$,称$f(x)$是当$x\rightarrow x_0$时的无界量
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**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$|f(x)|>M$
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**联系**:无穷大一定是无界量,但是无界量不一定是无穷大。
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> [!example] 例1
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> [!example] 例题
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> 无穷震荡$\lim\limits_{x\rightarrow 0}{\frac{1}{x}\sin\frac{1}{x}}$
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![[易错点10-1.png]]
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@ -478,6 +506,7 @@ $\forall \delta>0, \exists x \in \mathring{U}(x_0,\delta)$有 $|f(x)|>M$,称$f
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那这个是有界的吗?也不是。这就是典型的**不是无界量的无穷大**。
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> [!example] 例2
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> 双子数列$\lim\limits_{n\rightarrow \infty}{n\cos n\pi}$
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> 双子数列$\lim\limits_{n\rightarrow \infty}{n\cos \frac{n\pi}{2}}$
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![[易错点10-2.png]]
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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”
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