泰勒公式

一阶泰勒公式

f(x)=∑i=0nf(i)(x0)i!(x−x0)i+Rn(x)称为皮亚诺余项Rn(x)=O(x−x0)n称为麦克劳林公式f(x) = \sum\limits_{i=0}^n \frac{f^{(i)}(x_0)}{i!}(x-x_0)^i + R_{n}(x)\quad 称为皮亚诺余项\\ R_n(x) = O(x-x_0)^n \quad 称为麦克劳林公式

泰勒中值定理

f(x)=∑i=0nf(i)(x0)i!(x−x0)i+f(n+1)(ξ)(n+1)!(x−x0)n+1ξ介于x与x0之间f(x) = \sum\limits_{i=0}^n \frac{f^{(i)}(x_0)}{i!}(x-x_0)^i + \frac{f^{(n+1)}(\xi)}{(n+1)!}(x-x_0)^{n+1}\quad \xi介于x与x_0之间

二阶泰勒公式

f(x,y)=f(x0,y0)+(fx′,fy′)∣(x0,y0)(ΔxΔy)+12!(ΔxΔy)(fxx′′fxy′′fyx′′fyy′′)(ΔxΔy)+R2其中:Δx=(x−x0),Δy=(y−y0)记得代入f(x,y) = f(x_0,y_0) + (f'_x, f'_y)|_{(x_0,y_0)}\left(\begin{matrix} \Delta x \\ \Delta y \end{matrix}\right) + \frac{1}{2!}\left(\begin{matrix} \Delta x & \Delta y \end{matrix}\right)\left(\begin{matrix} f_{xx}^{''} & f_{xy}^{''} \\ f_{yx}^{''} & f_{yy}^{''} \end{matrix}\right)\left(\begin{matrix} \Delta x \\ \Delta y \end{matrix}\right) + R_2 \\ 其中:\Delta x = (x-x_0), \quad \Delta y = (y-y_0) \quad 记得代入

中值定理

  • 零点定理
  • 罗马定理
  • 介值定理
  • 拉格朗日中值定理:f(b)−f(a)b−a=f′(ξ)\frac{f(b)-f(a)}{b-a}= f^{'}(\xi)
  • 柯西中值定理:f(b)−f(a)g(b)−g(a)=f′(ξ)g′(ξ)\frac{f(b)-f(a)}{g(b)-g(a)} = \frac{f^{'}(\xi)}{g^{'}(\xi)}

凹凸性

λ1+λ2=1,0<λ1,λ2<1λ1F(x1)+λ2F(x2)≥F(λ1x1+λ2x2)凹λ1F(x1)+λ2F(x2)≤F(λ1x1+λ2x2)凸\lambda_1 + \lambda_2 = 1, 0<\lambda_1, \lambda_2<1 \\ \lambda_1 F(x_1) + \lambda_2 F(x_2) \geq F(\lambda_1 x_1 + \lambda_2 x_2) \quad 凹\\ \lambda_1 F(x_1) + \lambda_2 F(x_2) \leq F(\lambda_1 x_1 + \lambda_2 x_2) \quad 凸

  • 分与合:大凹小凸

构造辅助函数

  • ln⁡f(x)→f′(x)f(x)→f′′(x)f(x)−[f′(x)]2f2(x)→f′′(x)f(x)−[f′(x)]2\ln{f(x)} \rightarrow \frac{f^{'}(x)}{f(x)} \rightarrow \frac{f^{''}(x)f(x)-[f^{'}(x)]^2}{f^2(x)}\rightarrow f^{''}(x)f(x)-[f^{'}(x)]^2
  • f(x)xxf(x)ef(x)\frac{f(x)}{x}\quad \frac{x}{f(x)}\quad e^{f(x)}
  • f(x)eg(x)→f′(x)+f(x)g′(x)f(x)e^{g(x)}\rightarrow f^{'}(x) + f(x)g^{'}(x)

曲率

K=∣y′′∣[1+(y′)2]32K=\frac{|y^{''}|}{[1+(y^{'})^2]^{\frac{3}{2}}},曲率半径为:R=1KR=\frac{1}{K}

积分定理

  • 柯西积分不等式:(∫abf(x)g(x)dx)2≤∫abf2(x)dx∫abg2(x)dx\left(\int_a^b f(x)g(x)dx\right) ^ 2 \leq \int_a^bf^2(x)dx\int_a^bg^2(x)dx
  • 积分不等式:f(x)≤g(x)→∫abf(x)dx≤∫abg(x)dx,a<bf(x)\leq g(x)\rightarrow \int_a^bf(x)dx \leq \int_a^bg(x)dx,a<b
  • f,g连续,g不变号,∫abf(x)g(x)dx=f(ξ)∫abg(x)dxf,g连续,g不变号, \int_a^bf(x)g(x)dx = f(\xi)\int_a^bg(x)dx 介值定理证明
  • ∬Df(x,y)dσ=f(ξ,η)σ\iint\limits_D f(x,y) d\sigma = f(\xi,\eta)\sigma,σ\sigma 为 D 的面积

如何做题

  • 一阶导:用拉格朗日中值定理
  • 二阶导:如果题目明确的给你分段了,那就拉格朗日中值定理,否则泰勒中值定理
  • 高阶导:泰勒中值定理