扬州大学转专业考试·高等数学(经管类)备考讲义
适用对象:报考扬州大学经管类专业(会计学、经济学、管理学等)转专业考试、且数学基础较薄弱或久未接触的考生。
讲义定位:本讲义是一份"知识讲解型"讲义——讲清每个概念"是什么、怎么用、容易错在哪里",不是题库说明、也不是题型归纳。题库与刷题请在平台另行进行。
使用建议:先按章节顺序通读,遇到公式不要跳,先盖住自己推一遍;读完一章合上讲义,凭目录回忆这一章"讲了几件什么事、各自的判定条件是什么"。然后再去做题巩固。
〇、导学:本讲义怎么用
0.1 一句话告诉你"高等数学(经管类)考什么"
整门课只研究一件事——一元函数的变化规律。具体到考卷,拆成下面这条主线,每一节都从这条主线长出来:
函数(研究对象)→ 极限(描述"逼近"的工具)→ 连续("不抖"的函数)→ 导数(瞬时变化率)→ 中值定理与导数应用(用导数研究函数整体性态)→ 不定积分(求导的逆运算)
把这六块按顺序学会,整张考卷的知识骨架就有了。
0.2 知识地图(四章骨架)
| 章节 |
核心问题 |
关键概念 |
关键技能 |
| 第一章 函数、极限与连续 |
怎么用"逼近"描述函数?什么函数算"连续"? |
函数 / 极限 / 无穷小 / 连续 / 间断点 / 闭区间上连续函数性质 |
求定义域、算极限、判断连续与间断点类型 |
| 第二章 导数与微分 |
怎么度量"瞬时变化"? |
导数 / 微分 / 求导四则 / 链式 / 隐函数 / 参数方程 / 对数求导 / 高阶导数 |
会求各种函数的导数、能用定义讨论可导性 |
| 第三章 中值定理与导数应用 |
已知导数信息能反推原函数的什么性质? |
罗尔 / 拉格朗日 / 柯西 / 洛必达 / 单调性 / 极值 / 凹凸 / 拐点 / 渐近线 / 最值 / 证明套路 |
用导数画函数"像不像"的草图;写证明题三步式 |
| 第四章 不定积分 |
已知"变化率"怎么还原原函数? |
原函数 / 基本积分表 / 凑微分 / 第二换元 / 分部积分 / 有理分式 |
看一道题会"望闻问切"——选对积分方法 |
0.3 零基础学生的阅读路径
如果你离开高中数学已有一段时间,建议按下面的顺序读本讲义,不要跳读:
- 先花 1~2 小时只读第一章 1.1 节"函数"——把"定义域/值域/奇偶性/复合函数/反函数"过一遍,磨刀不误砍柴工。这部分不读懂,后面看什么都像天书。
- 第 1.2~1.4 节(数列极限/函数极限/无穷小):本讲义最慢的部分。每天读 1 小节,把"两个重要极限"和"常用等价无穷小表"抄两遍。
- 第 1.5~1.6 节(连续/闭区间性质):概念为主,记忆量大。读完后用本节"易错清单"自测。
- 第 2 章:第一遍只读"导数概念"和"基本求导公式表"。求导的套路都在那张表上,表背熟,题会做一半。
- 第 3 章:中值定理三个定理先各画一张图理解几何意义,再记条件与结论。洛必达"验型-求导-再看型"三步走。
- 第 4 章:积分是求导的逆运算,每学一个积分公式,立即求导验算。这是学积分最稳的习惯。
0.4 符号与记号约定
- lnx 表示自然对数(以 e 为底),lgx 表示常用对数(以 10 为底)。
- e≈2.71828,是 n→∞lim(1+n1)n 的值。
- arcsinx、arccosx、arctanx、arccotx 分别表示反正弦、反余弦、反正切、反余切函数。
- f′(x0)、f−′(x0)、f+′(x0) 分别表示在 x0 处的导数、左导数、右导数。
- 不定积分结果中一律写 "+C"(C 为任意常数)。
- 区间记号:[a,b] 表示含端点,(a,b) 表示不含端点,(−∞,+∞) 表示全体实数。
0.5 本讲义的标记符号
- ★:核心公式或定理,必须背熟。
- ⚠️:易错提示,考试高频失分点。
- 📌:辨析提示,与相邻概念对比防混淆。
- 💡:几何直观或口诀,辅助记忆。
第一章我们将正式进入"极限"——这是整门课的第一个拦路虎,跨过去后面就顺了。
第一章 函数、极限与连续
本章目标:建立"用极限描述变化"的基本语言。三个核心概念——函数(研究对象)、极限(逼近工具)、连续(不间断性质)。
本章在考卷中的位置:每年 4~6 题,以概念辨析与基础计算为主。
1.1 函数
1.1.1 函数是什么
直观理解:函数就是一个"输入-输出机器"。你给它一个数 x,它按固定的规则吐出唯一一个数 y,记作 y=f(x)。
严格定义:设 D 是一个非空实数集合,若存在对应法则 f,使得对每个 x∈D 都对应唯一一个实数 y,则称 f 是定义在 D 上的函数,记作
y=f(x),x∈D
D 称为
定义域,
R={f(x)∣x∈D} 称为
值域。
两个要素:
- 定义域 D(输入的合法范围);
- 对应法则 f(怎么把 x 变成 y)。
只要这两个要素定了,函数就定了——与字母用什么无关(如 f(x) 与 f(t) 表示同一对应法则,只是自变量记号不同)。
1.1.2 定义域的求法
初等函数的定义域由各种"禁区"决定,把所有限制取交集:
| 函数结构 |
限制条件 |
| 分式 g(x)1 |
g(x)=0 |
| 偶次根式 2ng(x) |
g(x)≥0 |
| 对数 logag(x) |
g(x)>0(底数还要 a>0,a=1) |
| 反正弦/反余弦 arcsing(x), arccosg(x) |
−1≤g(x)≤1 |
| 正切 tang(x) |
g(x)=2π+kπ;正割 sec、余割 csc 同理 |
| 反正切 arctang(x)、反余切 arccotg(x) |
无限制(对任何实数都有意义) |
两类常错:
- ⚠️ 根号在分母上时,必须取">0"而不能取"≥0"(分母不能为 0)。
- ⚠️ 偶次根号取"≥0",奇次根号对所有实数都有意义。
例 1 求 f(x)=4−x2+ln(x+1) 的定义域。
解:① 4−x2≥0 得 −2≤x≤2;② x+1>0 得 x>−1。取交集:−1<x≤2,定义域 (−1,2]。
1.1.3 复合函数与定义域
复合函数:若 y=f(u),u=g(x),且 g(x) 的值域落在 f 的定义域内,则 y=f[g(x)] 是复合函数。外层是 f,内层是 g。
复合函数求定义域:先求 g 的值域,再令其落在 f 的定义域内,解出 x。
例 2 设 f(x) 的定义域为 [0,1],求 f(x2) 的定义域。
解:需 0≤x2≤1,即 ∣x∣≤1,定义域 [−1,1]。
1.1.4 函数的奇偶性
- 奇函数:f(−x)=−f(x),图像关于原点对称。典型:x3、sinx、tanx、arcsinx、arctanx。
- 偶函数:f(−x)=f(x),图像关于 y 轴对称。典型:x2、cosx、∣x∣。
- 非奇非偶:上述两条都不满足。
判定三步:
- 看定义域是否关于原点对称——不对称则必为非奇非偶;
- 算 f(−x);
- 与 f(x) 比较,看是相等、相反、还是其他。
📌 运算规律:奇 ± 奇 = 奇;偶 ± 偶 = 偶;奇 × 奇 = 偶;奇 × 偶 = 奇;偶 × 偶 = 偶。常数按偶函数处理。
1.1.5 函数的单调性
设 I 是区间,若对任意 x1<x2∈I:
- f(x1)<f(x2):f 在 I 上单调递增;
- f(x1)>f(x2):f 在 I 上单调递减。
1.1.6 函数的周期性
若存在常数 T=0 使 f(x+T)=f(x) 对所有 x 成立,则 f 为周期函数,T 为一个周期。最小的正周期称为最小正周期。
1.1.7 反函数
设 y=f(x) 的定义域为 D,值域为 R。若对每个 y∈R,D 中有唯一的 x 使 f(x)=y,则 f 存在反函数 x=f−1(y),习惯上仍写成 y=f−1(x)。
反函数存在的条件:f 在定义域上一一对应(单调是其充分条件)。几何性质:y=f(x) 与 y=f−1(x) 的图像关于 y=x 对称。
例 3 求 y=x−12x+1 (x=1) 的反函数。
解:y(x−1)=2x+1⇒yx−y=2x+1⇒x(y−2)=y+1⇒x=y−2y+1。交换 x,y:反函数 y=x−2x+1。
1.1.8 基本初等函数(六大类)
基本初等函数是构成所有初等函数的"积木",共六类:
| 类别 |
形式 |
例子 |
| 常数函数 |
y=C |
y=3 |
| 幂函数 |
y=xμ |
x、x2、x1/2、x−1 |
| 指数函数 |
y=ax (a>0,a=1) |
ex、2x |
| 对数函数 |
y=logax (a>0,a=1) |
lnx、lgx |
| 三角函数 |
sinx、cosx、tanx、cotx、secx、cscx |
— |
| 反三角函数 |
arcsinx、arccosx、arctanx、arccotx |
— |
初等函数 = 基本初等函数经有限次四则运算与复合得到的函数。
1.2 数列的极限
1.2.1 数列与极限的直观
数列:按自然数顺序排成一列的数 x1,x2,x3,⋯,简记为 {xn}。
极限的直观:当 n 越来越大时,xn 越来越"逼近"某个常数 a。比如 {1/n} 越来越逼近 0,{(−1)n/n} 越来越逼近 0,{sinn} 没有极限(不逼近任何数)。
记法:
n→∞limxn=a(读作:xn 的极限等于 a)
此时称数列
{xn} 收敛于
a;否则称数列
发散。
1.2.2 收敛数列的性质
- 极限唯一:若收敛,极限值必唯一。
- 有界性:收敛数列必有界(有极限 ⇒ 有界;反之不真,如 1,0,1,0,⋯ 有界但不收敛)。
- 保号性:若 limxn=a>0(或 a<0),则从某项起 xn>0(或 xn<0)。
1.2.3 极限的四则运算法则
设 limxn=a,limyn=b,则:
lim(xn±yn)=a±b,lim(xn⋅yn)=a⋅b,limynxn=ba (b=0)
⚠️ 使用前提:各极限都存在(除法还要求分母极限 =0)。"∞−∞""0⋅∞""00""∞∞"等未定式不能直接套。
1.2.4 几个基本极限(直接使用)
n→∞limn1=0,n→∞limqn=0 (∣q∣<1),n→∞limnn=1,n→∞limna=1 (a>0)
例 4 求 limn→∞3n2−n+52n2+n−1。
解:分子分母同除以 n2(最高次幂),得 lim3−n1+n252+n1−n21=32。
💡 口诀:分子分母都除以 n 的"最高次幂","抓大头"。
1.2.5 ★ 夹逼准则(迫敛性)
定理:若从某项起有 yn≤xn≤zn,且 limyn=limzn=a,则 limxn=a。
适用场景:和式中含 n 项、每项趋于 0("n 个无穷小之和"),无法用四则运算直接算时,用"最小项 × n ≤ 和式 ≤ 最大项 × n"放缩后夹逼。
例 5 求 limn→∞(n2+11+n2+21+⋯+n2+n1)。
解:n 项和的最大项是 n2+11,最小项是 n2+n1,故
n2+nn≤Sn≤n2+1n
两端极限均为 1(用 1.2.4 抓大头),故原式 =1。
1.3 函数的极限
1.3.1 自变量的两种趋近方式
x→x0(点极限):x 趋近于有限数 x0。
- 左极限 f(x0−)=x→x0−limf(x):x 从左侧趋近;
- 右极限 f(x0+)=x→x0+limf(x):x 从右侧趋近。
x→∞(无穷极限):∣x∣ 无限增大。又分 x→+∞(只往右走)与 x→−∞(只往左走)。
1.3.2 ★ 极限存在的充要条件(分段点必用)
x→x0limf(x)=A ⟺ x→x0−limf(x)=x→x0+limf(x)=A
口诀:左极限 = 右极限 = 极限值。只要左右不相等,极限就不存在。
1.3.3 函数极限的四则运算
与数列相同。前提:参与运算的各极限都存在(除法还要求分母极限 =0)。
1.3.4 ★ 两个重要极限
重要极限一:
x→0limxsinx=1
一般形式:若 φ(x)→0,则 limφ(x)sin[φ(x)]=1。即"sin(□) 与 □ 之比、且 □→0"。
⚠️ 必须是 sin(□) 与同一个 □ 之比,且 □→0,三者缺一不可。
例 6 求 limx→0xsin3x。
解:凑"□→0":xsin3x=3⋅3xsin3x→3⋅1=3。
重要极限二:
x→∞lim(1+x1)x=e,x→0lim(1+x)1/x=e
一般形式:lim(1+□)1/□=e(□→0),或 lim(1+1/□)□=e(□→∞)。
特征:这是 1∞ 型未定式——底数是"1 + 无穷小",指数是其倒数。
例 7 求 limx→∞(1+x2)x。
解:令 t=2x,原式 =[(1+t1)t]2→e2。
1.3.5 极限计算方法总览
| 极限类型 |
处理方法 |
| 代入型(limx→x0,x0 在定义域内) |
直接代入 f(x0) |
| 00(因式) |
约去公因式 |
| 00(根式) |
分子分母有理化 |
| ∞∞ |
抓大头:分子分母同除以 x 的最高次幂 |
| □sin□ |
重要极限一 |
| 1∞ |
重要极限二 |
| 乘除因子中的 0 或 ∞ |
等价无穷小替换(见 1.4) |
| 难处理的 00、∞∞ |
洛必达法则(见 3.2) |
1.4 无穷小、无穷大与无穷小的比较
1.4.1 无穷小
定义:极限为 0 的量(变量或函数)称为无穷小。例如 x→0 时,x、x2、sinx、ln(1+x) 都是无穷小。
等价刻画:limf(x)=A 的充要条件是 f(x)=A+α(x),其中 α(x) 为无穷小。
运算法则:
- 有限个无穷小之和(差、积)仍为无穷小;
- 有界函数与无穷小之积仍为无穷小;
- 常数与无穷小之积仍为无穷小(常数 C=0 时仍是同阶无穷小)。
例 8 求 limx→0xsinx1。
解:x→0 是无穷小,sinx1 有界(∣sin∣≤1),故乘积 →0。
1.4.2 无穷大
定义:limf(x)=∞(或 +∞、−∞)的量称为无穷大。注意:无穷大不是数,是"绝对值无限增大"的变化趋势。
关系:同一过程中,无穷大的倒数是无穷小,无穷小的倒数是无穷大(分母不恒为 0)。
1.4.3 无穷小的阶
设 α,β 都是 x→x0(或 x→∞)时的无穷小,看 limαβ=l:
| 条件 |
结论 |
| l=0 |
β 是比 α 高阶的无穷小,记 β=o(α) |
| l=∞ |
β 是比 α 低阶的无穷小 |
| l=C=0 |
β 与 α 同阶无穷小 |
| l=1 |
β 与 α 等价无穷小,记 β∼α |
| limαkβ=C=0 |
β 是 α 的 k 阶无穷小 |
1.4.4 ★ 常用等价无穷小表(x→0)——必须背熟
| 等价关系 |
等价关系 |
| sinx∼x |
tanx∼x |
| arcsinx∼x |
arctanx∼x |
| ln(1+x)∼x |
ex−1∼x |
| ax−1∼xlna |
(1+x)α−1∼αx |
| 1−cosx∼2x2 |
n1+x−1∼nx |
使用规则(重要):
- ✓ 乘除因子可整体替换(最常用、最安全);
- ✗ 加减项不能直接换(除非换后不与其余项抵消;保险起见加减不换,改用泰勒或洛必达)。
例 9 求 limx→0sin3xe2x−1。
解:e2x−1∼2x,sin3x∼3x,原式 →3x2x=32。
1.4.5 等价无穷小替换的"加减陷阱"
⚠️ 典型错例:求 limx→0x3tanx−sinx。
错:把 tanx∼x、sinx∼x 同时替换,得 0。错了——因为加减项被替换后相互抵消了。
正解:用泰勒展开:tanx=x+3x3+o(x3),sinx=x−6x3+o(x3),故
tanx−sinx=2x3+o(x3)
原式
=21。
1.5 函数的连续性与间断点
1.5.1 连续的定义
f(x) 在 x0 处连续,三条件同时满足:
- f(x) 在 x0 的某邻域内有定义(x0∈D);
- x→x0limf(x) 存在;
- x→x0limf(x)=f(x0)。
等价定义:Δx→0limΔy=0,即 Δx→0lim[f(x0+Δx)−f(x0)]=0。
左连续 / 右连续:
- 左连续:x→x0−limf(x)=f(x0);
- 右连续:x→x0+limf(x)=f(x0)。
⚠️ 分段函数在分段点处的连续性,要分别验证左连续和右连续——分两步,不能只算一个方向的极限。
例 10 设 f(x)=⎩⎨⎧x+1,a,2x,x<1x=1x>1 在 x=1 处连续,求 a。
解:x→1−limf(x)=2,x→1+limf(x)=2,由连续性 a=f(1)=2。
1.5.2 间断点的分类
f(x) 在 x0 处不连续,称 x0 为 f 的间断点。按左右极限情况分两类:
第一类间断点(左右极限都存在):
- 可去间断点:左右极限相等(极限存在),但极限 ≠ 函数值或函数在 x0 无定义;
- 跳跃间断点:左右极限都存在但不相等。
第二类间断点(至少一侧极限不存在):
- 无穷间断点:至少一侧极限为 ∞(例如 y=x1 在 x=0);
- 振荡间断点:至少一侧极限不存在且非无穷(y=sinx1 在 x=0)。
💡 记忆口诀:极限存在但"对不上"= 可去;极限"跳开"= 跳跃;"炸开 / 振荡"= 第二类。
例 11 判断 f(x)=x−1x2−1 在 x=1 处的间断点类型。
解:x=1 处无定义,但 x→1limx−1x2−1=lim(x+1)=2 存在 → 可去间断点(补上 f(1)=2 即连续)。
例 12 判断 f(x)={x,x+1,x<0x≥0 在 x=0 处的间断点类型。
解:x→0−limf(x)=0,x→0+limf(x)=1,左右极限存在但不相等 → 跳跃间断点。
例 13 判断 f(x)=x1 在 x=0 处的间断点类型。
解:x→0 时 ∣f(x)∣→∞,至少一侧极限为 ∞ → 无穷间断点(第二类)。
1.5.3 初等函数的连续性
定理:一切初等函数在其定义区间内都是连续的。
推论(求极限的利器):若 f 是初等函数且 x0 在定义区间内,则
x→x0limf(x)=f(x0)
——直接代入即可,不用任何技巧。
1.6 闭区间上连续函数的性质
设 f(x) 在闭区间 [a,b] 上连续,则下列性质成立:
| 性质 |
结论 |
用途 |
| 有界性 |
f 在 [a,b] 上有界 |
证明题铺垫 |
| 最值定理 |
f 在 [a,b] 上能取到最大值 M 与最小值 m |
求最值 |
| 介值定理 |
对介于 m,M 之间的任何 μ,必存在 ξ∈[a,b],使 f(ξ)=μ |
证明题 |
| ★ 零点定理 |
若 f(a)⋅f(b)<0(端点异号),则必存在 ξ∈(a,b),使 f(ξ)=0 |
证明方程有根 |
📌 零点定理用途:证明"f(x)=0 在 (a,b) 内有实根"。证明步骤四步:① 移项令 F(x);② 说明 F 在 [a,b] 连续;③ 算 F(a)⋅F(b)<0;④ 由零点定理得 ξ∈(a,b),F(ξ)=0。
例 14 证明方程 x3−3x+1=0 在 (0,1) 内至少有一个实根。
证:令 F(x)=x3−3x+1。F 在 [0,1] 连续;F(0)=1>0,F(1)=1−3+1=−1<0;F(0)⋅F(1)<0。由零点定理,∃ξ∈(0,1) 使 F(ξ)=0。■
例 15 证明方程 x3−3x+1=0 在 (0,1) 内有且仅有一个实根。
证:
- 存在性:同例 14。
- 唯一性:F′(x)=3x2−3=3(x−1)(x+1)<0 在 (0,1) 内恒成立,故 F 在 (0,1) 上单调递减,至多一个零点。
综上,方程在 (0,1) 内有且仅有一个实根。■
1.7 本章易错清单
| # |
易错点 |
正确理解 |
| 1 |
求定义域时根号下取"≥0" |
偶次根式取 ≥0;若同时在分母上,则必须 >0 |
| 2 |
复合函数 f(g(x)) 的定义域用 g 的定义域 |
应该是 g(x) 的值域落在 f 的定义域内 |
| 3 |
奇偶性先看 f(−x) 不看定义域 |
必须先验证定义域关于原点对称 |
| 4 |
求数列极限先想"通项公式"再算 |
00、∞∞ 不能直接代入 |
| 5 |
重要极限一写成 limxsinx=1 后用错 |
必须是 sin(□) 与同一个 □ 之比,□→0 |
| 6 |
重要极限二写成 1∞=1 |
1∞ 是未定式,不是 1 |
| 7 |
等价替换用在加减项 |
替换后若与其他项抵消,结果错;保险做法:乘除项才换 |
| 8 |
分段函数在分段点只算一侧极限 |
必须左右两侧都算 |
| 9 |
间断点分类只看极限存不存在 |
第一类 / 第二类的分界是"左右极限是否都存在" |
| 10 |
零点定理写成"导数零点" |
零点定理是函数值零点,用来证方程有根;中值定理才是导数零点 |
第一章是整门课的语言基础。第二章我们引入"导数"——这是把"极限"思想用到函数局部变化率上的第一个大成果。