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Mean Value Theorems

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🎯 Mean Value Theorem

  1. 函数的极值和最值
    1. 如何找极值:验证一阶导数等于0或不存在的点

费马引理

  1. 费马引理用于说明导函数零点的存在性。
  2. 费马引理 (X0是极值点,且f在X0可导,-> f(x0)导数为0)

Rolle Mean Value Theorem (罗尔中值定理)

  1. Rolle Mean Value Theorem (罗尔中值定理)
    1. 罗尔定理用于考虑导函数的零点。
    2. 闭区间连续,开区间可导
    3. (例)Lagrange Polynomial
    4. 推论:
      1. 前提:n重零点
      2. 若f(x)在[a,b]上有n重零点,且f(x)m重可导,则f(x)的m阶导数至少有n-m个零点。
      3. mean_value_theorem.excalidraw

Lagrange Mean Value Theorem (拉格朗日中值定理)

  1. 拉格朗日定理作用在于用导数考虑函数增值量,即$f(x+\Delta{x})-f(x)=f^{'}(x+\theta\Delta{x})\cdot{\Delta{x}}, \ \theta\in(0,1)$
  2. Lagrange Mean Value Theorem (拉格朗日中值定理)
      1. (例)
        1. $y=C \iff y^{'}=0$

Cauchy 中值定理

  1. 柯西中值定理是拉格朗日中值定理的一般形式。
  2. Cauchy 中值定理 (tbd)
    1. |300
    2. https://www.bilibili.com/video/BV15v411g7VP/?p=53&share_source=copy_web&vd_source=7740584ebdab35221363fc24d1582d9d&t=897
    3. (例)

导数与函数性质的关系

一阶导数与函数单调性的关系
  1. 一阶导数与函数单调性的关系
    1. 【数学分析 陈纪修老师 1080p高清版(全集)】 https://www.bilibili.com/video/BV15v411g7VP/?p=51&share_source=copy_web&vd_source=7740584ebdab35221363fc24d1582d9d
二阶导数与函数凸性的关系
  1. 二阶导数与函数凸性的关系
  2. 拐点
    1. 【数学分析 陈纪修老师 1080p高清版(全集)】 https://www.bilibili.com/video/BV15v411g7VP/?p=52&share_source=copy_web&vd_source=7740584ebdab35221363fc24d1582d9d
    2. 如何找拐点:验证二阶导数等于0或不存在的点
    3. (例)
  3. Jason 不等式
    1. (例)
  4. (例) 1.
  5. (例) 1.
  6. (例) 1.
  7. (例)
  8. (例)
  9. (例)

微分中值定理的应用

|300

  1. 关键:逆向思维,设辅助函数
  2. 证明恒等式
  3. 证明不等式
  4. 证明有关中值问题的结论

积分中值定理

🔗 https://math.fandom.com/zh/wiki/积分第一中值定理?variant=zh-hant

🎯 L'Hospital Theorem

https://www.bilibili.com/video/BV15v411g7VP/?p=54&share_source=copy_web&vd_source=7740584ebdab35221363fc24d1582d9d

  1. 定义 2.
  2. (证)(tbd)
    1. https://www.bilibili.com/video/BV15v411g7VP/?p=54&share_source=copy_web&vd_source=7740584ebdab35221363fc24d1582d9d&t=1002
洛必达法则的使用方法
  1. 洛必达法则是充分性定理,必须要保障极限存在的前提下才能用洛必达法则
  2. 洛必达法则和等价无穷小结合使用
  3. 熟练掌握不同待定型下的使用技巧

  1. (例) 2.
  2. (例)
  3. https://www.bilibili.com/video/BV15v411g7VP/?p=55&share_source=copy_web&vd_source=7740584ebdab35221363fc24d1582d9d
  4. 使用法则的注意

🎯 ⭐ Taylor Theorem & Polynomial Interpolation

泰勒展开的定义/插值多项式

  1. 目的:用多项式近似表达函数
  2. 应用:理论分析(联系一个函数f和它的各阶导数)/近似计算/求极限/证明不等式/求渐进性
  3. 比较:
    1. 拉格朗日余项要求f(x)在区间上n+1阶可导,皮亚诺余项只要f(x)在x0处的n阶导存在。
    2. 拉格朗日余项用于误差估计,皮亚诺余项用于求函数的极限
    3. 拉格朗日余项用在一段固定区间,皮亚诺余项用在x0的充分小领域内。
  4. 泰勒多项式
    1. https://www.bilibili.com/video/BV15v411g7VP/?p=56&share_source=copy_web&vd_source=7740584ebdab35221363fc24d1582d9d
    2. 引入 (使用多项式拟合其他函数)
    3. 带皮亚诺余项的泰勒多项式
    4. 带拉格朗日余项的泰勒多项式
      1. https://www.bilibili.com/video/BV15v411g7VP/?p=57&share_source=copy_web&vd_source=7740584ebdab35221363fc24d1582d9d
  5. 插值多项式
    1. https://www.bilibili.com/video/BV15v411g7VP/?p=58&share_source=copy_web&vd_source=7740584ebdab35221363fc24d1582d9d

泰勒展开的计算

  1. 泰勒展开的计算
    1. https://www.bilibili.com/video/BV15v411g7VP/?p=59&share_source=copy_web&vd_source=7740584ebdab35221363fc24d1582d9d
    2. 基本函数的泰勒展开
      1. 基本函数在0处的泰勒展开(基本函数的麦克劳林公式)
        1. (例)
        2. (例)
        3. (例)
      2. 基本函数在非0处的泰勒展开(通过等价变换化为在0处的泰勒展开)
        1. (例)
        2. (例)

泰勒展开的性质

  1. 泰勒展开的性质 2. https://www.bilibili.com/video/BV15v411g7VP/?p=60&share_source=copy_web&vd_source=7740584ebdab35221363fc24d1582d9d 3. 性质一: 1. 2. (例) 1. 3. (例) 1.

泰勒展开的应用

  1. 泰勒展开的应用
    1. 近似计算
      1. (例)
        1. e
      2. (证明)
      3. (例)
    2. ⭐ ⭐ 求极限
      1. (例)
      2. (例)
    3. 证明不等式
      1. (例)
      2. (例)
    4. 求曲线渐进线
      1. (例)
      2. (例)
      3. (例)

常见函数的泰勒展开 ($x_0=0$)

  1. $e^x=1+x+\frac{x^2}{2!}+...+\frac{x^n}{n!}$
  2. $\sin{x}=x-\frac{x^3}{3!}+\frac{x^5}{5!}-\frac{x^7}{7!}+...+\frac{(-1)^{n-1}x^{2n-1}}{(2n-1)!}+R_{2n}(x)$
  3. $\cos{x}=1-\frac{x^2}{2!}+\frac{x^4}{4!}-\frac{x^6}{6!}+...+\frac{(-1)^{n}x^{2n}}{(2n)!}+R_{2n+1}(x)$
  4. $(1+x)^\alpha=1+\alpha{x}+\frac{\alpha(\alpha-1)}{2!}x^2+...+\frac{\alpha(\alpha-1)...(\alpha-n+1)}{n!}x^n+R_n(x)$
  5. $ln(1+x)=x-\frac{1}{2}x^2+\frac{1}{3}x^3-...+(-1)^{n-1}\frac{1}{n}x^n+R_n{x}$

Ref