微积分(二):练习题和考试题

第二门微积分课程:积分技巧、含收敛判别法的数列与级数、幂级数与泰勒多项式,以及含偏导数、梯度、临界点和二重积分的多元微积分。根据课程设置不同,这部分内容有时放在微积分(三)中讲授。

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速成包(PDF)公式表、方法步骤和附完整解答的练习题,可直接打印。

本课程的主题

  1. 积分多项式 · 指数、对数与换元 · 曲线间的面积计算
  2. 数列与级数等差级数与等比级数 · 收敛性与幂级数 · 泰勒多项式与麦克劳林多项式计算
  3. 多元微积分偏导数与二重积分 · 梯度、切平面与链式法则 · 临界点与区域上的积分计算
  4. 微分方程指数增长与衰减 · 牛顿冷却定律 · 一阶线性方程计算

微积分(二) 考试技巧

  • 在使用任何收敛判别法之前,先检查各项是否趋于 0;如果不趋于 0,级数发散。
  • 在代入数值之前,先写出带阶乘的泰勒多项式。
  • 对于二重积分,先画出区域草图:草图给出内层积分的积分限。

例题详解

积分简单
xy3y = 0.5x

将 y = 0.5x 之下、从 x = 0 到 x = 3 的区域绕 x 轴旋转。求该旋转体(圆锥)的体积 V。

y = 0.5x0 ≤ x ≤ 3

求: V

显示提示
  1. 在 x 处的薄片是半径 y = 0.5x 的圆盘。
  2. V = π∫₀3 (0.5x)² dx.
  3. = π·0.25·x³/3.
显示答案和分步解答

旋转体体积:把 y = f(x) 之下、从 x = a 到 x = b 的区域绕 x 轴旋转,得到一个旋转体,它在 x 处的横截面是半径为 f(x) 的圆盘。把圆盘相加得 V = π∫ₐᵇ f(x)² dx。当区域位于外曲线 R(x) 与内曲线 r(x) 之间时,每个薄片是一个垫圈:V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx。相减之前要先把半径平方。

圆盘法

V = π∫₀3 0.25x² dx

积分

V = π·0.25·3³/3 = 7.069

答案

V = 7.069

检验:半径 1.5、高 3 的圆锥体积为 (1/3)πr²h = 7.069。

数列与级数中等
kSn​12345678910S = ?

求和 S = Σk=1∞ 12/(k(k + 3))。

ak = 12/(k(k + 3))

求: S

显示提示
  1. 部分分式:1/(k(k + 3)) = (1/3)·(1/k − 1/(k + 3))。
  2. 写出前几项:大部分会相互抵消(裂项求和)。
  3. 剩下的是 (12/3)·(1 + … + 1/3)。
显示答案和分步解答

收敛性:如果各项不趋于 0,级数发散(通项判别法)。Σ1/kᵖ 仅当 p > 1 时收敛,Σrᵏ 仅当 |r| < 1 时收敛。当一个级数的项在 k 很大时与这些级数的项相近时,可与之比较。比值判别法:L = lim |ak+1/ak|;根值判别法:L = lim |ak|1/k。L < 1 收敛,L > 1 发散,L = 1 无法判断。幂级数 Σck(x − x₀)ᵏ 在 |x − x₀| < R 时收敛,其中 R = lim |ck/ck+1|;项递减趋于 0 的交错级数收敛。

部分分式

12/(k(k + 3)) = (12/3)·(1/k − 1/(k + 3))

取消

S = (12/3)·(1 + 1/2 + 1/3) = 7.333

答案

S = 7.333

练习方式

  • “练习本课程”会混合出该课程所有主题的题目,就像真正的考试一样。
  • 每道题的数值都不同,让你掌握方法,而不是记住答案。
  • 卡住了?先打开一个小提示,需要时再查看完整解析。
  • 模拟考试限时且没有提示,结束后你会得到分数和完整的回顾。

本课程的计算器

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