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→∞ (x2 − x − 3)/(3x2 + 5x + 4)。
f(x) = (x2 − x − 3)/(3x2 + 5x + 4)x → ∞
L =
2.极限困难
求极限 L = limx→0 (1 − cos 5x)/(4x²)，x 以弧度计。
f(x) = (1 − cos 5x)/(4x²)x → 0
L =
3.导数中等
设 f(x) = (2x + 1)4。求 f′(−1)。
f(x) = (2x + 1)4x = −1
f′(−1) =
4.导数困难
f(x) = 0.5x2 − 2x − 4 在 x = −1 处的切线与 y 轴交于 y = b。求 b。
f(x) = 0.5x2 − 2x − 4x = −1
b =
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。 求可能的最小表面积 A。
V = 330 cm³
A = cm²
6.最优化困难
一家剧院每场以每张 €15 售出 580 张票。市场调查显示，票价每提高 €1，售出的票就少 20 张（每降低 €1，就多 20 张）。 求每场的最大收入 R。
580 × €1520 / €1
R = €
7.积分中等
计算 I = ∫02 2x·(x² + 1)2 dx。
f(x) = 2x·(x² + 1)2[0, 2]
I =
8.积分困难
计算 I = ∫₀1.5 x²·eˣ dx。
∫₀1.5 x²eˣ dx
I =
3溶液
1.极限
答案: L = 0.3333
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）。
除以最高次幂
(1 + (−1)/x + (−3)/x2)/(3 + 5/x + 4/x2)
令 x → ∞
L = 1/3 = 0.3333
答案
L = 0.3333
次数相同时，极限为首项系数之比。
2.极限
答案: L = 3.125
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
5·sin 5x/(8x) → 0/0
第二次应用
25·cos 5x/8
代入 x = 0
L = 25/8 = 3.125
答案
L = 3.125
3.导数
答案: f′(−1) = −8
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。
链式法则
f′(x) = 4·(2x + 1)3·2
代入
f′(−1) = 4·(−1)3·2 = −8
答案
f′(−1) = −8
4.导数
答案: b = −4.5
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) = −3
x = 0 处的切线值
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −1.5 − (−3)·(−1) = −4.5
答案
b = −4.5
5.最优化
答案: A = 264.4 cm²
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
A = 264.4 cm²
最省料的封闭罐高度等于直径：h = 2r。
6.最优化
答案: R = 9680 €
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) = 880 − 20p
R(p) = 880p − 20p²
令导数为零
R″(p) = −40 < 0，所以这是最大值。
p = 880/40 = €22
最大收入
n = 880 − 20·22 = 440
R = 22·440 = €9680
答案
R = €9680
7.积分
答案: I = 41.33
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。
换元
u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫15 u2 du
积分并代入上下限
I = [u3/3]15 = (125 − 1)/3 = 41.33
答案
I = 41.33
8.积分
答案: I = 3.602
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
4.482·(1.25) − 1·2 = 3.602
答案
I = 3.602
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