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數學分析第十章到第15章知識點

發布時間: 2022-08-20 20:37:09

㈠ 數學分析的重點章節有哪些

上冊:極限,等價無窮小,三種間斷點,上下確界,聚點,導數,微分中值定理,洛必達法則,泰勒公式極其展開式,不定積分與定積分的計算方法,
下冊:冪級數,一致收斂,偏導數與全微分,隱函數的條件極值,無窮積分與瑕積分的收斂與發散,含參變數積分,二重積分,第二型曲線積分,
差不多這么多,具體還要看老師偏向哪一面

㈡ 數學分析

第七章 實數的完備性
目的與要求:使學生掌握反映實數完備性的六個基本定理,能准確地加以表述,並深刻理解其實質意義;明確六個基本定理是數學分析的理論基礎,並能應用基本定理證明閉區間上的連續函數性質和一些有關命題.了解數列上極限和下極限的概念及其與數列極限的關系.
重點與難點:重點是實數完備性基本定理的證明,難點是實數完備性基本定理的應用.
第一節 關於實數集完備性的基本定理
一 區間套定理與柯西收斂准則
1 區間套
定義1 區間套: 設 是一閉區間序列. 若滿足條件
(1) 對 , 有 , 即 , 亦即
後一個閉區間包含在前一個閉區間中;
(2) . 即當 時區間長度趨於零.
則稱該閉區間序列為閉區間套, 簡稱為區間套 .
區間套還可表達為:
, .
我們要提請大家注意的是, 這里涉及兩個數列 和 , 其中 遞增, 遞減.
例如 和 都是區間套. 但 、
和 都不是.
2 區間套定理
定理7.1(區間套定理) 設 是一閉區間套. 則在實數系中存在唯一的點 , 使對 有 . 簡言之, 區間套必有唯一公共點.
證明 (用單調有界定理證明區間套定理)
由假設(1)知,序列 單調上升,有上界 ;序列 單調下降,有下界 .因而有
, . .
再由假設(2)知

記 . 從而有
.
若還有 滿足 ,令 ,得 .故 是一切 的唯一公共點.證畢.
註: 這個定理稱為區間套定理.關於定理的條件我們作兩點說明:
(1)要求 是有界閉區間的這個條件是重要的.若區間是開的,則定理不一定成立.如
.
顯然有 , 但 .
如果開區間套是嚴格包含: ,這時定理的結論還是成立的.
(2) 若 ,但 ,此時仍有 , ,但 ,於是對任意的 , ,都有 .
全序集中任一區間長趨於零的區間套有非空交集,則稱該全序集是完備的,該定理刻劃實數集是完備的.該定理也給出通過逐步縮小搜索范圍,找出所求點的一種方法.
推論 設 為一區間套, .
則 當 時,恆有 .
用區間套定理證明其他命題時,最後常會用到這個推論.
3 數列的柯西收斂准則的證明
數列的柯西收斂准則:
數列 收斂的充要條件是: , ,當 時,有 .
(後者又稱為柯西(Cauchy)條件,滿足柯西條件的數列又稱為柯西列,或基本列.)
證明 必要性
設 .由數列極限定義, , ,當 時有
, ,
因而 .
充分性 按假設, , ,使得對一切 有 ,
即在區間 內含有 中除有限項外的所有項.
據此,令 ,則 ,在區間 內含有 中除有限項外的所有項.記這個區間為 .
再令 ,則 ,在區間 內含有 中除有限項外的所有項.記
,它也含有 中除有限項外的所有項,
且滿足 及 .
繼續依次令 ,照以上方法得一閉區間列 ,其中每一個區間都含有 中除有限項外的所有項,且滿足 , ,

即 是區間套.由區間套定理,存在唯一的一個數 ( ).
現在證明數 就是數列 的極限.事實上,由區間套定理的推論,
當 時,恆有 .
因此在 內含有 中除有限項外的所有項,這就證得 .
二 聚點定理與有限覆蓋定理
1 聚點
定義2 設 是無窮點集. 若在點 (未必屬於 )的任何鄰域內有 的無窮多個點, 則稱點 為 的一個聚點.
數集 有唯一聚點 , 但 ;
開區間 的全體聚點之集是閉區間 ;
設 是 中全體有理數所成之集, 易見 的聚點集是閉區間 .
2 聚點概念的另兩個等價定義
定義 對於點集 ,若點 的任何 鄰域內都含有 中異於 的點,即
,則稱點 為 的一個聚點.
定義 若存在各項互異的收斂數列 ,則其極限 稱為 的一個聚點.
3 以上三個定義互相等價的證明:
證:定義2 定義 顯然成立.
定義 定義 由定義 ,取 , ;
再取 則 ,且顯然 ;
……
一般取 則 ,且顯然 與 互異;
……
無限地重復以上步驟,得到 中各項互異的數列 ,
且由 ,易見 .
定義 定義2 , ,當 時,必有
,且因 各項互不相同,故 內含有 中無限多個點.[證畢]
4 聚點定理
定理 7.2 (魏爾斯特拉斯聚點定理 Weierstrass ) 直線上的任一有界無限點集 至少有一個聚點 ,即在 的任意小鄰域內都含有 中無限多個點( 本身可以屬於 ,也可以不屬於 ).
證 因為 為有界無限點集,故存在 ,使得 ,記 .
現將 等分為兩個子區間.因為 為有界無限點集,故兩個子區間中至少有一個含有 中無窮多個點,記此區間為 ,則 ,且

再將 等分為兩個子區間.則兩個子區間中至少有一個含有 中無窮多個點,記此區間為 ,則 ,且

將此等分區間的手續無限地進行下去,得到一個閉區間列 ,它滿足
, ,

即 是區間套,且每一個閉區間中都含有 中無窮多個點.
由區間套定理,存在唯一的一個數 ( ).
於是由區間套定理的推論, 當 時,恆有 .
從而 內含有 中無窮多個點,按定義2 , 為 的一個聚點.
5 緻密性定理.
推論:任一有界數列必有收斂子列.
證 設 為有界數列.若 中有無限多個相等的項,則由這些項組成的子列是一個常數列,而常數列總是收斂的.
若 中不含有無限多個相等的項,則 在數軸上對應的點集必為有
界無限點集,故由聚點定理,點集 至少有一個聚點,記為 .於是按定
義 ,存在 的一個收斂的子列以 為極限.
作為緻密性定理的應用,我們用它重證數列的柯西收斂准則的充分性
證明 充分性
由已知條件: , ,當 時,有 .欲證 收斂.
首先證 有界. 取 ,則 , 有
特別地, 時
設 ,則 ,
再由緻密性定理知, 有收斂子列 ,設 .
對任給 ,存在 ,當 時,同時有
,和
因而當取 時,得到

故 .
6 海涅–博雷爾(Heine–Borel) 有限覆蓋定理:
1. 定義(覆蓋 )
設 為數軸上的點集 , 為開區間的集合(即 的每一個元素都是形如 的開區間). 若 中任何一點都含在 中至少一個開區間內,則稱 為 的一個開覆蓋,或稱 覆蓋 .
若 中開區間的個數是無限(有限)的,則稱 為 的一個無限開覆蓋(有限開覆蓋).
例 覆蓋了區間 , 但不能覆蓋 ;
覆蓋 , 但不能覆蓋 .
2. 海涅–博雷爾Heine–Borel 有限復蓋定理:
定理7.3 (有限覆蓋定理) 設 是閉區間 的一個無限開覆蓋,即 中每一點都含於 中至少一個開區間 內.則在 中必存在有限個開區間,它們構成 的一個有限開覆蓋.
證明 (用區間套定理證明有限覆蓋定理)用反證法
設 為閉區間 的一個無限開覆蓋.假設定理的結論不成立:即
不能用 中有限個開區間來覆蓋.
對 採用逐次二等分法構造區間套 , 的選擇法則:取「不能用 中有限個開區間來覆蓋」的那一半.
由區間套定理, .
因為 ,所以 使
記 由推論,當 足夠大時, 有

這表示 用 中一個開區間 就能覆蓋,與其選擇法則相違背.所以 必能用 中有限個開區間來覆蓋.
說明 當 改為 時,或者 不是開覆蓋時,有限覆蓋定理的結論不一定成立.
例如:
1) : .
是開區間 的一個無限開覆蓋,但不能由此產生 的有限覆蓋.
2) : .
是 的一個無限覆蓋,但不是開覆蓋,由此也無法產生 的有限覆蓋.
三 實數完備性基本定理的等價性
1 實數完備性基本定理的等價性
至此,我們已經介紹了有關實數完備性的六個基本定理,即
定理1(確界原理)非空有上(下)界的數集必有上(下)確界.
確界存在定理(定理1.1)揭示了實數的連續性和實數的完備性. 與它等價的還有五大命題,這就是以下的定理1.2至定理1.6.
定理2 (單調有界定理) 任何單調有界數列必定收斂.
定理3 (區間套定理) 設 為一區間套:
1)
2) .
則存在唯一一點
定理4 (有限覆蓋定理) 設 是閉區間 的一個無限開覆
蓋,即 中每一點都含於 中至少一個開區間 內.則在 中必存
在有限個開區間,它們構成 的一個有限開覆蓋.
定理5 (聚點定理) 直線上的任一有界無限點集 至少有一個聚點 ,即在 的任意小鄰域內都含有 中無限多個點( 本身可以屬於 ,也可以不屬於 ).
定理6 (柯西准則) 數列 收斂的充要條件是: ,只要 恆有 .(後者又稱為柯西(Cauchy)條件,滿足柯西條件的數列又稱為柯西列,或基本列.)
這些定理構成極限理論的基礎.我們不僅要正確理解這六大定理的含義,更重要的還要學會怎樣用它們去證明別的命題.下面通過證明它們之間的等價性,使大家熟悉使用這些理論工具.
2 實數完備性基本定理等價性的證明
證明若干個命題等價的一般方法.即循環論證,當然也可以用其他的方法進行,下面我們按循環論證來進行實數完備性基本定理等價性的證明:
定理1(確界原理) 定理2 (單調有界定理) 定理3 (區間套定理) 定理4 (有限覆蓋定理) 定理5 (聚點定理) 定理6 (柯西准則) 定理1(確界原理)
其中 定理1(確界原理) 定理2 (單調有界定理),定理2 (單調有界定理) 定理3 (區間套定理)與定理3 (區間套定理) 定理4 (有限覆蓋定理)分別見定理2.9, 7.1與7.3; 定理4 (有限覆蓋定理) 定理5 (聚點定理)和定理5 (聚點定理) 定理6 (柯西准則) 定理1(確界原理)作為練習自證;而定理6 (柯西准則) 定理1(確界原理)見下例.
例1 用「數列柯西收斂准則」 證明「確界原理」 :
即 非空有上界數集必有上確界 ;非空有下界數集必有下確界 .
證 (只證「非空有上界數集必有上確界」)
設 為非空有上界數集 . 由實數的阿基米德性,對任何正數 ,存在整數 ,使得 為 的上界,而 不是 的上界,即存在 ,使得 .
分別取 , ,則對每一個正整數 ,存在相應的 ,使得 為 的上界,而 不是 的上界,故存在 ,使得 .
又對正整數 , 是 的上界,故有 .再由 得
;同理有 .從而得 .
於是,對任給的 ,存在 ,使得當 時有 .
由柯西收斂准則,知數列 收斂.記 .
下面證明 就是 的上確界.首先,對任何 和正整數 有 ,
由 得 ,即 是 的上界.其次, 對任何 ,
由 及 ,對充分大的 同時有 , .
又因 不是 的上界, 故存在 ,使得 .
再結合 , 得 .
這說明 為 的上確界.
同理可證:非空有下界數集必有下確界.
作業 P168 1,2,3,4,5,6,7.

第二節 閉區間上連續函數性質的證明
在本節中,將利用關於實數完備性的基本定理來證明第四章第二節中給出的閉區間上連續函數的基本性質
一 有界性定理
若函數 在閉區間 上連續,則 在 上有界
證法 一 ( 用區間套定理 ). 反證法. 參閱[3]P106—107
證法 二 ( 用緻密性定理). 反證法.
證明: 如若不然, 在 上無界, , ,使得 ,對於序列 ,它有上下界 ,緻密性定理告訴我們 使得 ,由 在 連續,及 有

矛盾.
證法 三 ( 用有限復蓋定理 ).
證明:(應用有限覆蓋定理) 由連續函數的局部有界性(定理4.2)對每一點 都存在鄰域 及正數
使 ,
考慮開區間集
顯然 是 的一個無限開覆蓋,由有限開覆蓋定理,存在 的一個有限點集

覆蓋了 ,且存在正整數
使對一切 有 ,
令 則對 , 必屬於某 , ,
即證得 在 上有上界.
二 最大、最小值定理
若函數 在閉區間 上連續, 則 在 上取得最大值和最小值.
證 ( 用確界原理 ) ( 只證取得最大值 )
令 , , 如果 達不到 ,則恆有 .
考慮函數 ,則 在 上連續,因而有界,設 是 的一個上界,則

從而 ,
這與 是上確界矛盾,因此 ,使得 .
類似地可以證明達到下確界.
三 介值性定理
設 在閉區間 上連續,且 若 為介於 與 之間的任何實數 或 ,則存在 使 .
證法一 (應用確界定理)
不妨設 ,令
則 也是 上連續函數, , ,於是定理的結論轉為: 存在 ,使 這個簡化的情形稱為根的存在性定理(定理4.7的推論)
記 ,顯然 為非空有界數集
故有確界定理, 有下確界,
記 .因 , 由連續函數的局部保號性, ,使在 內 ,在 內 .由此易見 , ,即 .
下證 .倘若 ,不妨設 ,
則又由局部保號性,存在 使在其內 ,特別有

但此與 矛盾,則必有 .
幾何解釋: 直線 與曲線 相交.把 軸平移到 ,則問題成為零點存在問題.這啟發我們想辦法作一個輔助函數,把待證問題轉化為零點存在問題.輔助函數如何作?
① 從幾何上, , 啟示我們作
函數 ;
② 從結果 著手.
利用零點定理證:令 ,則 在 上連續,往下即轉化為零點存在問題.
證法二 ( 用區間套定理 ) .
這里我們證明與介值性定理等價的「零點定理 」.
命題(零點存在定理或根的存在性定理)
設函數 在閉區間 上連續,即 ,且 與 異號,則在 內至少存在一點 使得 .即方程 在 內至少存在一個實根.
證明 設 , .將 二等分為 、 ,
若 則 即為所求;若 ,當 時取 否則取 ,將所取區間記為 ,從而有 , .如此繼續,如某一次中點 有 終止( 即為所求);否則得
滿足:(1) ;
(2) ;
(3) ,
由閉區間套定理知, 唯一的 , ,且
由 在 處的連續性及極限的保號性得
, ,
這種先證特殊、再作輔助函數化一般為特殊,最後證明一般的方法是處理數學問題的常用方法,以後會經常用到.
四 一致連續性定理
若函數 在閉區間 上連續, 則 在 上一致連續.
證法 一 ( 用有限復蓋定理) .
證明: 由 在閉區間 上連續性, ,對每一點 ,都存在 ,使當 時,有
(2)
考慮開區間集合
顯然 是 的一個開覆蓋,由有限覆蓋定理,存在 的一個有限子集

覆蓋了 . 記
對 , , 必屬於 中某開區間,設 ,
即 ,此時有

故由(2)式同時有 和
由此得 .所以 在 上一致連續.
證法二 ( 用緻密性定理).
證明: 如果不然, 在 上不一致連續,
, , , ,而 .
取 ,( 為正整數) , ,
而 ,當 取遍所有正整數時,得數列 與 .
由緻密性定理,存在 的收斂子序列 ,設 ,
而由 ,可推出
又得 .
再由 在 連續,在 中令 ,得

與 矛盾.所以 在 上一致連續.
作業 P172 1,2,3,4, 5.

第三節 上極限和下極限
一 上(下)極限的定義
對於數列,我們最關心的是其收斂性;如果不收斂,我們希望它有收斂的子列,這個願望往往可以實現.例如: .
一般地,數列 ,若 : ,則稱 是數列 的一個極限點.如點例 有2個極限點.數列 的最大(最小)極限點如果存在,則稱為該數列的上(下)極限,並記為 ( ).如 , .
例1 求數列 的上、下極限
例2 設 ,求上、下極限.
二 上(下)極限的存在性
下面定理指出,對任何數列 ,它的上(下)極限必定存在.
定理1 每個數列 的上極限和下極限必定唯一,且
= ,
= .
三 上下極限和極限的關系
.
定理2 存在極限則 的上極限和下極限相等,
即 = = .
四 上(下)極限的運算
普通的極限運算公式對上(下)極限不再成立.例如:
.
一般地有: ,當 收斂時,等號成立.
作業 p175 1,2,3.

㈢ 求數學分析(大一上)的常用知識點與思想!急!!!!

你去網路文庫理學部分去下載,那裡有大量關於數學分析的思想、技巧和方法的總結,而且是免費的。

㈣ 數學分析課程的重點是哪些部分,學習時需要重點注意掌握什麼

數學分析每個章節都是重點! 不過在一些垃圾的學校,他們會把實數的完備性,定積分的可積性理論,柯西級數,以及反常重積分,n重積分以及場論……這些可能會淡化,一帶而過,甚至是根本不上,數學分析簡直當做高等數學來上。 我只能說這些學校是在誤人子弟,數學分析真正的精髓部分不上。 所以要想學好數學分析就必須要靠自己,數學分析需要掌握最重要的技能就是利用定義來證明,這也就是所謂的「分析」,這也正式數學分析和高等代數的區別之處。 學習數學分析很重要的一點就是證明,然而最基本的就是書上的定理的證明。我想問一下:書上的每個定理你是否會證明?如果你的答案是肯定的,那麼相信你的數學分析一定學得很好。 書上的定理都會了,再去做一些題目。 推薦幾本書:裴禮文的《數學分析中的典型問題和方法》。 當然你想做難一點的有周明強的《數學分析習題演練》。 總之一句話,數學分析中全是重點。

㈤ 第十章的大致內容是什麼🙏


數學分析中的重要基礎知識
求函數的極限的各種各樣的方法,
討論函數的連續性,
研究函數的可導性。

㈥ 學過數學分析的前輩進來指點一下!!!

學了還是好的 建議你學一下 對以後的課程還是有幫助滴

㈦ 陳紀修 數學分析有幾章

第一章 集合與映射
第一章 第一節 集合(1)(2)(3)
第一章 第二節 映射與函數(1)(2)(3)
第二章 數列極限
第二章 第一節 實數系的連續性(1)(2)
第二章 第二節 數列極限(1)(2)(3)(4)
第二章 第三節 無窮大量(1)(2)
第二章 第四節 收斂准則(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)
第三章 函數極限與連續函數
第三章 第一節 函數極限(1)(2)(3)(4)(5)(6)
第三章 第二節 連續函數(1)(2)(3)(4)(5)
第三章 第三節 無窮小量與無窮大量的階(1)(2)(3)
第三章 第四節 閉區間上的連續函數(1)(2)(3)
第四章 微分
第四章 第一節 微分和導數(1)
第四章 第二節 導數的意義和性質(1)(2)
第四章 第三節 導數四則運算和反函數求導法則(1)(2)
第四章 第四節 復合函數求導法則及其應用(1)(2)(3)
第四章 第五節 高階導數和高階微分(1)(2)(3)
第五章 微分中值定理及其應用
第五章 第一節 微分中值定理(1)(2)(3)(4)
第五章 第二節 L』Hospital 法則(1)(2)
第五章 第三節 Taylor 公式和插值多項式(1)(2)(3)
第五章 第四節 函數的Taylor 公式及其應用(1)(2)(3)
第五章 第五節 應用舉例(1)(2)(3)
第五章 第六節 方程的近似求解(1)
第六章 不定積分
第六章 第一節 不定積分的概念和運演算法則(1)
第六章 第二節 換元積分法和分部積分法(1)(2)(3)(4)
第六章 第三節 有理函數的不定積分及其應用(1)(2)(3)(4)
第七章 定積分
第七章 第一節 定積分的概念和可積條件(1)(2)(3)(4)(5)
第七章 第二節 定積分的基本性質(1)(2)
第七章 第三節 微積分基本定理(1)(2)(3)(4)
第七章 第四節 定積分在幾何計算中的應用(1)(2)(3)(4)(5)
第七章 第五節 微積分實際應用舉例(1)(2)
第七章 第六節 定積分的數值計算(1)
第八章 反常積分
第八章 第一節 反常積分的概念和計算(1)(2)
第八章 第二節 反常積分的收斂判別法(1)(2)(3)
第九章 數項級數
第九章 第一節 數項級數的收斂性(1)(2)
第九章 第二節 上極限與下極限(1)(2)
第九章 第三節 正項級數(1)(2)(3)
第九章 第四節 任意項級數(1)(2)(3)(4)
第九章 第五節 無窮乘積(1)(2)
第十章 函數項級數
第十章 第一節 函數項級數的一致收斂性(1)(2)(3)(4)
第十章 第二節 一致收斂級數的判別與性質(1)(2)(3)(4)(5)
第十章 第三節 冪級數(1)(2)
第十章 第四節 函數的冪級數展開(1)(2)(3)(4)
第十章 第五節 用多項式逼近連續函數(1)
第十一章 Euclid空間上的極限與連續
第十一章 第一節 Euclid空間上的極限和連續(1)(2)(3)(4)
第十一章 第二節 多元連續函數(1)(2)(3)
第十一章 第三節 連續函數的性質(1)(2)
第十二章 多元函數的微分學
第十二章 第一節 偏導數與全微分(1)(2)(3)(4)(5)(6)
第十二章 第二節 多元復合函數的求導法則(1)(2)
第十二章 第三節 中值定理與Taylor公式(1)(2)
第十二章 第四節 隱函數(1)(2)(3)(4)
第十二章 第五節 偏導數在幾何中的應用(1)(2)(3)
第十二章 第六節 無條件極值(1)(2)(3)
第十二章 第七節 條件極值問題與Lagrange乘數法(1)(2)(3)
第十三章 重積分
第十三章 第一節 有界閉區域上的重積分(1)(2)(3)
第十三章 第二節 重積分的性質與計算(1)(2)(3)(4)
第十三章 第三節 重積分的變數代換(1)(2)(3)(4)(5)(6)
第十三章 第四節 反常重積分(1)(2)(3)
第十三章 第五節 微分形式(1)(2)
第十四章 曲線積分、曲面積分與場論
第十四章 第一節 第一類曲線積分與第一類曲面積分(1)(2)(3)(4)
第十四章 第二節 第二類曲線積分與第二類曲面積分(1)(2)(3)(4)
第十四章 第三節 Green公式、Gauss公式和Stokes公式(1)(2)(3)(4)(5)
第十四章 第四節 微分形式的外微分(1)(2)
第十四章 第五節 場論初步(1)(2)(3)(4)
第十五章 含參變數積分
第十五章 第一節 含參變數的常義積分(1)(2)
第十五章 第二節 含參變數的反常積分(1)(2)(3)(4)(5)
第十五章 第三節 Euler積分(1)(2)(3)
第十六章 Fourier 級數
第十六章 第一節 函數的Fourier級數展開(1)(2)
第十六章 第二節 Fourier級數的收斂判別法(1)(2)(3)
第十六章 第三節 Fourier級數的性質(1)(2)(3)

㈧ 數學分析的第三冊

書號:9787302145721
作者:徐森林、金亞東、薛春華
定價:25元
出版日期:2007-4-1
出版社:清華大學出版社 第三冊內容包括無窮級數,函數項級數,冪級數,用多項式一致逼近連續函數,含參變數積分,Fourier分析.書中配備大量典型實例,習題分練習題、思考題與復習題三個層次,供廣大讀者使用.
本套書可作為理工科大學或師范大學數學專業的教材,特別是基地班或試點班的教材,也可作為大學教師與數學工作者的參考書. 前言Ⅰ
第12章無窮級數
12.1數項級數
12.2正項級數的判別法
12.3一般級數
12.4級數的乘法
12.5無窮乘積
復習題12
第13章函數項級數
13.1函數項級數的一致收斂
13.2極限函數與和函數的重要性質
復習題13
第14章冪級數、用多項式一致逼近連續函數
14.1冪級數的重要性質
14.2函數的冪級數展開式
14.3用多項式一致逼近連續函數
復習題14
第15章含參變數積分
15.1含參變數的正常積分
15.2含參變數廣義積分的一致收斂
15.3含參變數廣義積分的性質
15.4Γ函數與B函數
復習題15
第16章Fourier分析
16.1周期函數的Fourier級數及收斂定理
16.2平方平均收斂
16.3Fourier積分與Fourier變換
16.4Fourier級數的Ces?ro求和
復習題16
參考文獻