接上期整理了数一的极限理论知识,这期整理导数的理论知识。
一、函数的连续性
1.连续函数的性质
◇局部有界性
◇局部保号性
◇四则运算法则
◇若f在x0连续,g在u0=f(x0)连续,则g(f(x))在x0连续
◇有界性定理(适用于闭区间)(用局部有界性与有限覆盖定理证明)
◇最大最小值定理(适用于闭区间)(用有界性定理和确界原理证明)
◇根的存在定理(适用于闭区间)(用局部保号性和区间套定理证明)
◇介值性定理(适用于闭区间)(用根的存在定理证明)
◇一致连续性定理(用有限覆盖定理证明)
二、导数和微分
1.导数的概念
◇费马定理(可导函数极值的必要条件)(用连续函数局部保号性证明)
◇导函数的介值定理(用最大最小值定理和费马定理证明)
2.求导法则
◇四则运算法则
◇反函数的导数
◇复合函数的导数及其引理
◇参变量函数的导数
◇高阶导数
3.微分
◇可微<=>可导,且微分AΔx中的A等于导数(用有限增量公式证明)
◇微分运算法则(由导数运算法则推出)
◇高阶微分
◇一阶微分形式的不变性 / 高阶微分不具有形式不变性
4.微分中值定理
◇罗尔中值定理(用连续函数最大最小值定理与费马定理证明)
◇拉格朗日中值定理(用罗尔中值定理证明)
◇导数极限定理(用拉格朗日中值定理证明)
◇函数(严格)单调递增(减)的充要条件(用拉格朗日中值定理证明)
◇柯西中值定理(用罗尔中值定理证明)
◇洛必达法则(用柯西中值定理证明)
5.泰勒公式
◇佩亚诺余项(用洛必达法则证明)
◇拉格朗日余项(泰勒定理)(用柯西中值定理证明)
◇积分型余项(用推广的定积分分部积分法证明)
◇柯西型余项(对积分型余项使用积分第一中值定理得)
6.函数的极值
◇极值的第三充分条件:设f在x0某邻域内存在n-1阶导函数,在x0处可导,且f(k)(x0)=0 (k=1,2,...,n-1),f(n)(x0)≠0,则:(i) 当n为偶数时,f在x0取极值,且当f(n)(x0) <0时取极大值,当f(n)(x0) >0时取极小值;(ii) 当n为奇数时,f在x0处不取极值(在x0处用n阶泰勒公式(佩亚诺余项)证明,极值第二充分条件可作为其推论)
7.凸函数的性质
◇充要条件:对I上的任意三点x1<x2<x3,总有(f(x2)-f(x1))/(x2-x1)≤(f(x3)-f(x2))/(x3-x2)
◇充要条件:对I上的任意三点x1<x2<x3,总有(f(x2)-f(x1))/(x2-x1)≤(f(x3)-f(x1))/(x3-x1)≤(f(x3)-f(x2))/(x3-x2)
◇充要条件:f’为I上的增函数(用上两条(引理)证)
◇充要条件:对I上的任意两点x1、x2,f(x2) ≥ f(x1) f’(x1)(x2- x1)(用拉格朗日中值定理与上一条定理证)
◇Jensen不等式(用数学归纳法证)
,