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 + 3/x)x。给出小数值。
f(x) = (1 + 3/x)xx → ∞
L =
2.极限困难
求极限 L = limx→0 (e0.5x − 1 − 0.5x)/x²。
f(x) = (e0.5x − 1 − 0.5x)/x²x → 0
L =
3.导数中等
设 f(x) = x·sin(x)，x 以弧度计。求 f′(0.5)。
f(x) = x·sin(x)x = 0.5 rad
f′(0.5) =
4.导数困难
f(x) = 0.5x2 − 2x + 3 在 x = 1 处的切线与 y 轴交于 y = b。求 b。
f(x) = 0.5x2 − 2x + 3x = 1
b =
5.最优化中等
一块 400 m² 的矩形地块四周都要围上围栏。临街一侧长 x，每米造价 €20；其他三边每米造价 €8。 求最低总造价 C。
A = 400 m²€20/m€8/m
C = €
6.最优化困难
一家剧院每场以每张 €25 售出 1375 张票。市场调查显示，票价每提高 €1，售出的票就少 25 张（每降低 €1，就多 25 张）。 求使收入最大的票价 p。
1375 × €2525 / €1
p = €
7.积分中等
计算 I = ∫13 4/x dx。
f(x) = 4/x[1, 3]
I =
8.积分困难
求由 y = x2 和 y = x 围成区域的面积 A。
y = x2y = x
A =
3溶液
1.极限
答案: L = 20.09
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 + 3/x)
求值
当 u → 0 时 ln(1 + u)/u → 1，所以 x·ln(1 + a/x) → a。
ln L = 1·3 = 3
还原对数
L = e3 = 20.09
答案
L = 20.09
2.极限
答案: L = 0.125
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）。
第一次应用
(0.5·e0.5x − 0.5)/(2x) → 0/0
第二次应用
0.25·e0.5x/2
代入 x = 0
L = 0.25·1/2 = 0.125
答案
L = 0.125
3.导数
答案: f′(0.5) = 0.9182
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′(0.5) = 0.4794 + 0.5·0.8776 = 0.9182
答案
f′(0.5) = 0.9182
4.导数
答案: b = 2.5
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。
切点和斜率
f(1) = 1.5
f′(x) = x − 2 → f′(1) = −1
x = 0 处的切线值
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 1.5 − (−1)·1 = 2.5
答案
b = 2.5
5.最优化
答案: C = 846.6 €
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。
造价关于 x 的函数
C(x) = 28x + 6400/x
令导数为零
C″(x) = 12800/x³ > 0，所以这是最小值。
x = √(6400/28) = 15.12 m
y = 400/15.12 = 26.46 m
最低造价
C = 28·15.12 + 6400/15.12 = €846.6
答案
C = €846.6
6.最优化
答案: p = 40 €
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。
收入关于价格的函数
n(p) = 2000 − 25p
R(p) = 2000p − 25p²
令导数为零
R″(p) = −50 < 0，所以这是最大值。
p = 2000/50 = €40
最大收入
n = 2000 − 25·40 = 1000
R = 40·1000 = €40000
答案
p = €40
7.积分
答案: I = 4.394
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) = 4·ln x
代入上下限
I = 4·(ln 3 − ln 1) = 4·ln 3 = 4.394
答案
I = 4.394
8.积分
答案: A = 0.1667
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。
交点
x2 = x → x = 0, x = 1
对上减下积分
A = [0.5x2 − 0.3333x3]01 = 0.1667
答案
A = 0.1667
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