极限
- 直接代入
- 先试 x = a；得到 0/0 说明需要化简
- 因式分解并约去
- xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
- 共轭
- (√x − √a)(√x + √a) = x − a
- 无穷远处的极限
- 除以 x 的最高次幂；次数相同时极限为首项系数之比
- 重要极限
- limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
- 洛必达法则
- lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)
微积分（一）：速成包
公式表、每个专题的关键方法步骤和 8 道练习题，完整解答附在最后。
1公式与方法
导数
- 幂法则
- (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
- 乘积法则
- (uv)′ = u′v + uv′
- 商法则
- (u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
- 链式法则
- f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
- 常用导数
- (eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x
方法
- 识别结构：和、积、商还是复合。
- 对 x 的每个幂应用幂法则。
- 需要时使用乘积法则、商法则或链式法则。
- 化简，如有要求再代入该点求值。
最优化
- 方法
- 把 Q(x) 写成单变量函数，解 Q′(x) = 0，再检验 Q″ 或端点
- 最大值
- Q′(x) = 0, Q″(x) < 0
- 最小值
- Q′(x) = 0, Q″(x) > 0
- 封闭圆柱
- V = πr²h, A = 2πr² + 2πrh
- 利润
- P = R − C, R = p·q, maximum where MR = MC
积分
- 幂法则
- ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
- 定积分
- ∫ab f dx = F(b) − F(a)
- 常用积分
- ∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
- 曲线间的面积
- ∫ab (f − g) dx
方法
- 尽可能把被积函数改写为简单项之和。
- 应用幂法则：∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1)，以及 ex、1/x、sin 和 cos 的基本积分。
- 当看到一个函数和它的导数同时出现时，用换元法。
- 对于定积分，计算 F(b) − F(a)。
2练习题
1.极限中等
求极限 L = limx→∞ (1 + 2/x)x。给出小数值。
f(x) = (1 + 2/x)xx → ∞
L =
2.极限困难
求极限 L = limx→0 ln(1 + 5x)/sin(2x)，x 以弧度计。
f(x) = ln(1 + 5x)/sin(2x)x → 0
L =
3.导数中等
设 f(x) = x·sin(x)，x 以弧度计。求 f′(1)。
f(x) = x·sin(x)x = 1 rad
f′(1) =
4.导数困难
设 f(x) = x3 + 6x2 + 9x + 5。求局部极大值点的 x 坐标 x。
f(x) = x3 + 6x2 + 9x + 5
x =
5.最优化中等
一个封闭圆柱形罐（有顶和底）须容纳 330 cm³。所用金属与总表面积成正比。 求用料最少时的半径 r。
V = 330 cm³
r = cm
6.最优化困难
一家小企业以固定的市场价格每件 €60 销售产品。生产 q 件的成本为 C(q) = 100 + 42q + 0.25q² 欧元。 求最大利润 P。
p = €60C = 100 + 42q + 0.25q²
P = €
7.积分中等
计算 I = ∫03 ex dx。
f(x) = ex[0, 3]
I =
8.积分困难
计算 I = ∫₀3 x²·eˣ dx。
∫₀3 x²eˣ dx
I =
3溶液
1.极限
答案: L = 7.389
极限：先尝试直接代入。若得到 0/0，先化简：因式分解并约去公因式，或乘以共轭式。当 x → ∞ 时，分子分母同除以 x 的最高次幂。洛必达法则：若 f/g 为 0/0 或 ∞/∞ 型，则 lim f/g = lim f′/g′，分子和分母分别求导（不是用商法则）。
取对数
ln L = limx→∞ x·ln(1 + 2/x)
求值
当 u → 0 时 ln(1 + u)/u → 1，所以 x·ln(1 + a/x) → a。
ln L = 1·2 = 2
还原对数
L = e2 = 7.389
答案
L = 7.389
2.极限
答案: L = 2.5
极限：先尝试直接代入。若得到 0/0，先化简：因式分解并约去公因式，或乘以共轭式。当 x → ∞ 时，分子分母同除以 x 的最高次幂。洛必达法则：若 f/g 为 0/0 或 ∞/∞ 型，则 lim f/g = lim f′/g′，分子和分母分别求导（不是用商法则）。
洛必达法则
L = limx→0 [5/(1 + 5x)]/[2·cos 2x]
代入 x = 0
L = 5/2 = 2.5
答案
L = 2.5
3.导数
答案: f′(1) = 1.382
求导：导数 f′(x) 是图像在 x 处的斜率。幂法则：(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹。乘积法则：(uv)′ = u′v + uv′。链式法则：(f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x)。在 f′(x) = 0 处，图像有水平切线：极大值、极小值或鞍点。
乘积法则与链式法则
f′(x) = sin(x) + x·cos(x)
代入
f′(1) = 0.8415 + 1·0.5403 = 1.382
答案
f′(1) = 1.382
4.导数
答案: x = −3
求导：导数 f′(x) 是图像在 x 处的斜率。幂法则：(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹。乘积法则：(uv)′ = u′v + uv′。链式法则：(f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x)。在 f′(x) = 0 处，图像有水平切线：极大值、极小值或鞍点。
导数
f′(x) = 3x2 + 12x + 9 = 3·(x2 + 4x + 3)
解 f′(x) = 0
x = −3 或 x = −1
判断哪个是哪个
f″(x) = 6x + 12：在极大值处为负，在极小值处为正。
f″(−3) = −6, f″(−1) = 6
x = −3
答案
x = −3
5.最优化
答案: r = 3.745 cm
最优化：把要优化的量写成单变量函数，利用约束条件消去另一个变量。令导数为零并求解。检验该临界点是最大值还是最小值（二阶导数或一阶导数的变号），并确认它位于允许范围内；像边长为零这样的端点不是答案。
面积关于 r 的函数
h = 330/(πr²)
A(r) = 2πr² + 660/r
令导数为零
A″(r) = 4π + 1320/r³ > 0，所以这是最小值。
4πr − 660/r² = 0 → r = ∛(330/(2π)) = 3.745 cm
高度和面积
h = 330/(π·3.745²) = 2r = 7.49 cm
A = 2π·3.745² + 660/3.745 = 264.4 cm²
答案
r = 3.745 cm
最省料的封闭罐高度等于直径：h = 2r。
6.最优化
答案: P = 224 €
最优化：把要优化的量写成单变量函数，利用约束条件消去另一个变量。令导数为零并求解。检验该临界点是最大值还是最小值（二阶导数或一阶导数的变号），并确认它位于允许范围内；像边长为零这样的端点不是答案。
利润函数
P(q) = 60q − (100 + 42q + 0.25q²) = −0.25q2 + 18q − 100
令导数为零
P″(q) = −0.5 < 0，所以这是最大值。
18 − 0.5q = 0 → q = 36
最大利润
P = 18·36 − 0.25·36² − 100 = €224
答案
P = €224
7.积分
答案: I = 19.09
定积分：∫ₐᵇ f(x) dx 是从 a 到 b 图像与 x 轴之间的有向面积。求一个原函数 F（F′ = f），再计算 F(b) − F(a)。幂法则：∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1)。两条曲线之间的面积为 ∫(上 − 下) dx。
原函数
F(x) = ex/1
代入上下限
I = (e3 − 1)/1 = (20.09 − 1)/1 = 19.09
答案
I = 19.09
8.积分
答案: I = 98.43
分部积分：∫u·dv = u·v − ∫v·du，由乘积法则得出。把 u 选为求导后会变简单的因式（x 的幂或 ln x），把 dv 选为你能积分的因式（eˣ、sin x、cos x，或 u = ln x 时的 x）。对定积分，要在两个上下限处计算 u·v：∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du。含 x² 的因式需要做两轮。
第一轮
∫x²eˣ dx = x²eˣ − ∫2x eˣ dx
第二轮
∫2x eˣ dx = 2x eˣ − 2eˣ
∫x²eˣ dx = eˣ(x² − 2x + 2)
极限
20.09·(5) − 1·2 = 98.43
答案
I = 98.43
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