接上期整理了數一的極限理論知識,這期整理導數的理論知識。
一、函數的連續性
1.連續函數的性質
◇局部有界性
◇局部保号性
◇四則運算法則
◇若f在x0連續,g在u0=f(x0)連續,則g(f(x))在x0連續
◇有界性定理(适用于閉區間)(用局部有界性與有限覆蓋定理證明)
◇最大最小值定理(适用于閉區間)(用有界性定理和确界原理證明)
◇根的存在定理(适用于閉區間)(用局部保号性和區間套定理證明)
◇介值性定理(适用于閉區間)(用根的存在定理證明)
◇一緻連續性定理(用有限覆蓋定理證明)
二、導數和微分
1.導數的概念
◇費馬定理(可導函數極值的必要條件)(用連續函數局部保号性證明)
◇導函數的介值定理(用最大最小值定理和費馬定理證明)
2.求導法則
◇四則運算法則
◇反函數的導數
◇複合函數的導數及其引理
◇參變量函數的導數
◇高階導數
3.微分
◇可微<=>可導,且微分AΔx中的A等于導數(用有限增量公式證明)
◇微分運算法則(由導數運算法則推出)
◇高階微分
◇一階微分形式的不變性 / 高階微分不具有形式不變性
4.微分中值定理
◇羅爾中值定理(用連續函數最大最小值定理與費馬定理證明)
◇拉格朗日中值定理(用羅爾中值定理證明)
◇導數極限定理(用拉格朗日中值定理證明)
◇函數(嚴格)單調遞增(減)的充要條件(用拉格朗日中值定理證明)
◇柯西中值定理(用羅爾中值定理證明)
◇洛必達法則(用柯西中值定理證明)
5.泰勒公式
◇佩亞諾餘項(用洛必達法則證明)
◇拉格朗日餘項(泰勒定理)(用柯西中值定理證明)
◇積分型餘項(用推廣的定積分分部積分法證明)
◇柯西型餘項(對積分型餘項使用積分第一中值定理得)
6.函數的極值
◇極值的第三充分條件:設f在x0某鄰域内存在n-1階導函數,在x0處可導,且f(k)(x0)=0 (k=1,2,...,n-1),f(n)(x0)≠0,則:(i) 當n為偶數時,f在x0取極值,且當f(n)(x0) <0時取極大值,當f(n)(x0) >0時取極小值;(ii) 當n為奇數時,f在x0處不取極值(在x0處用n階泰勒公式(佩亞諾餘項)證明,極值第二充分條件可作為其推論)
7.凸函數的性質
◇充要條件:對I上的任意三點x1<x2<x3,總有(f(x2)-f(x1))/(x2-x1)≤(f(x3)-f(x2))/(x3-x2)
◇充要條件:對I上的任意三點x1<x2<x3,總有(f(x2)-f(x1))/(x2-x1)≤(f(x3)-f(x1))/(x3-x1)≤(f(x3)-f(x2))/(x3-x2)
◇充要條件:f’為I上的增函數(用上兩條(引理)證)
◇充要條件:對I上的任意兩點x1、x2,f(x2) ≥ f(x1) f’(x1)(x2- x1)(用拉格朗日中值定理與上一條定理證)
◇Jensen不等式(用數學歸納法證)
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