2023年12月9日发(作者:随州市中考数学试卷及答案)
高等数学公式
·平方关系:
sin^2(α)+cos^2(α)=1
tan^2(α)+1=sec^2(α)
cot^2(α)+1=csc^2(α)
·积的关系:
sinα=tanα*cosα
cosα=cotα*sinα
tanα=sinα*secα
cotα=cosα*cscα
secα=tanα*cscα
cscα=secα*cotα
·倒数关系:
tanα·cotα=1
sinα·cscα=1
cosα·secα=1
直角三角形ABC中,
角A的正弦值就等于角A的对边比斜边,
余弦等于角A的邻边比斜边
正切等于对边比邻边,
·三角函数恒等变形公式
·两角和与差的三角函数:
cos(α+β)=cosα·cosβ-sinα·sinβ
cos(α-β)=cosα·cosβ+sinα·sinβ
sin(α±β)=sinα·cosβ±cosα·sinβ
tan(α+β)=(tanα+tanβ)/(1-tanα·tanβ)
tan(α-β)=(tanα-tanβ)/(1+tanα·tanβ)
·三角和的三角函数:
sin(α+β+γ)=sinα·cosβ·cosγ+cosα·sinβ·cosγ+cosα·cosβ·sinγ-sinα·sinβ·sinγ
cos(α+β+γ)=cosα·cosβ·cosγ-cosα·sinβ·sinγ-sinα·cosβ·sinγ-sinα·sinβ·cosγ
tan(α+β+γ)=(tanα+tanβ+tanγ-tanα·tanβ·tanγ)/(1-tanα·tanβ-tanβ·tanγ-tanγ·tanα)
·辅助角公式:
Asinα+Bcosα=(A^2+B^2)^(1/2)sin(α+t),其中
sint=B/(A^2+B^2)^(1/2)
cost=A/(A^2+B^2)^(1/2)
tant=B/A
Asinα+Bcosα=(A^2+B^2)^(1/2)cos(α-t),tant=A/B
第 1 页 共 20 页 ·倍角公式: ·三倍角公式:
sin(2α)=2sinα·cosα=2/(tanα+cotα) sin(3α)=3sinα-4sin^3(α)
cos(2α)=cos^2(α)-sin^2(α)=2cos^2(α)-1=1-2sin^2(α) cos(3α)=4cos^3(α)-3cosα
tan(2α)=2tanα/[1-tan^2(α)]
·半角公式:
sin(α/2)=±√((1-cosα)/2)
cos(α/2)=±√((1+cosα)/2)
tan(α/2)=±√((1-cosα)/(1+cosα))=sinα/(1+cosα)=(1-cosα)/sinα
·降幂公式
sin^2(α)=(1-cos(2α))/2=versin(2α)/2
cos^2(α)=(1+cos(2α))/2=covers(2α)/2
tan^2(α)=(1-cos(2α))/(1+cos(2α))
·万能公式:
sinα=2tan(α/2)/[1+tan^2(α/2)]
cosα=[1-tan^2(α/2)]/[1+tan^2(α/2)]
tanα=2tan(α/2)/[1-tan^2(α/2)]
·积化和差公式:
sinα·cosβ=(1/2)[sin(α+β)+sin(α-β)]
cosα·sinβ=(1/2)[sin(α+β)-sin(α-β)]
cosα·cosβ=(1/2)[cos(α+β)+cos(α-β)]
sinα·sinβ=-(1/2)[cos(α+β)-cos(α-β)]
·和差化积公式:
sinα+sinβ=2sin[(α+β)/2]cos[(α-β)/2]
sinα-sinβ=2cos[(α+β)/2]sin[(α-β)/2]
cosα+cosβ=2cos[(α+β)/2]cos[(α-β)/2]
cosα-cosβ=-2sin[(α+β)/2]sin[(α-β)/2]
·推导公式
tanα+cotα=2/sin2α
tanα-cotα=-2cot2α
1+cos2α=2cos^2α
1-cos2α=2sin^2α
1+sinα=(sinα/2+cosα/2)^2
·其他:
sinα+sin(α+2π/n)+sin(α+2π*2/n)+sin(α+2π*3/n)+……+sin[α+2π*(n-1)/n]=0
cosα+cos(α+2π/n)+cos(α+2π*2/n)+cos(α+2π*3/n)+……+cos[α+2π*(n-1)/n]=0 以及
sin^2(α)+sin^2(α-2π/3)+sin^2(α+2π/3)=3/2
tanAtanBtan(A+B)+tanA+tanB-tan(A+B)=0
第 2 页 共 20 页 三角函数的角度换算
[编辑本段]
公式一:
设α为任意角,终边相同的角的同一三角函数的值相等:
sin(2kπ+α)=sinα
cos(2kπ+α)=cosα
tan(2kπ+α)=tanα
cot(2kπ+α)=cotα
公式二:
设α为任意角,π+α的三角函数值与α的三角函数值之间的关系:
sin(π+α)=-sinα
cos(π+α)=-cosα
tan(π+α)=tanα
cot(π+α)=cotα
公式三:
任意角α与 -α的三角函数值之间的关系:
sin(-α)=-sinα
cos(-α)=cosα
tan(-α)=-tanα
cot(-α)=-cotα
公式四:
利用公式二和公式三可以得到π-α与α的三角函数值之间的关系:
sin(π-α)=sinα
cos(π-α)=-cosα
tan(π-α)=-tanα
cot(π-α)=-cotα
公式五:
利用公式一和公式三可以得到2π-α与α的三角函数值之间的关系:
sin(2π-α)=-sinα
cos(2π-α)=cosα
tan(2π-α)=-tanα
cot(2π-α)=-cotα
公式六:
π/2±α及3π/2±α与α的三角函数值之间的关系:
sin(π/2+α)=cosα
cos(π/2+α)=-sinα
tan(π/2+α)=-cotα
cot(π/2+α)=-tanα
sin(π/2-α)=cosα
第 3 页 共 20 页 cos(π/2-α)=sinα
tan(π/2-α)=cotα
cot(π/2-α)=tanα
sin(3π/2+α)=-cosα
cos(3π/2+α)=sinα
tan(3π/2+α)=-cotα
cot(3π/2+α)=-tanα
sin(3π/2-α)=-cosα
cos(3π/2-α)=-sinα
tan(3π/2-α)=cotα
cot(3π/2-α)=tanα
(以上k∈Z)
部分高等内容
[编辑本段]
·高等代数中三角函数的指数表示(由泰勒级数易得):
sinx=[e^(ix)-e^(-ix)]/(2i) cosx=[e^(ix)+e^(-ix)]/2 tanx=[e^(ix)-e^(-ix)]/[ie^(ix)+ie^(-ix)]
泰勒展开有无穷级数,e^z=exp(z)=1+z/1!+z^2/2!+z^3/3!+z^4/4!+…+z^n/n!+…
此时三角函数定义域已推广至整个复数集。
·三角函数作为微分方程的解:
对于微分方程组 y=-y\'\';y=y\'\'\'\',有通解Q,可证明
Q=Asinx+Bcosx,因此也可以从此出发定义三角函数。
补充:由相应的指数表示我们可以定义一种类似的函数——双曲函数,其拥有很多与三角函数的类似的性质,二者相映成趣。
特殊三角函数值
a 0` 30` 45` 60` 90`
sina 0 1/2 √2/2 √3/2 1
cosa 1 √3/2 √2/2 1/2 0
tana 0 √3/3 1 √3 None
cota None √3 1 √3/3 0
导数公式:
(tgx)sec2x(ctgx)csc2x(secx)secxtgx(cscx)cscxctgx(ax)axlna1(logax)xlna(arcsinx)11x21(arccosx)1x21(arctgx)1x21(arcctgx)1x2
第 4 页 共 20 页 基本积分表:
三角函数的有理式积分:
2u1u2x2dusinx, cosx, utg, dx
22221u1u1u一些初等函数: 两个重要极限:
exex双曲正弦:shx2xxCtgxdxlnexecos双曲余弦:chx2sinxClnctgxdxshxexex双曲正切:thxsecxdxlnxetgxCxsecchxexlim
sinx1x0xdx1x2secxdxtgxC59045lim(1)e2cosxxxdx2cscsin2xxdxctgxC1lncscxctgxCarshxln(xdxx2)xcsc211)xarchxln(xdxxarctgC22aa1a1xxarthxlndx21x1lnxaCx2a22axadx1axa2x22alnaxCdxxarcsinCa2x2asecxtgxdxsecxCcscxctgxdxcscxCaxadxlnaCxshxdxchxCchxdxshxCdxx2a2ln(xx2a2)C2n2Insinxdxcosnxdx00n1In2n
x2a22xadxxaln(xx2a2)C22x2a2222xadxxalnxx2a2C22x2a2x222axdxaxarcsinC22a22
第 5 页 共 20 页
三角函数公式:
·诱导公式:
函数
角A
-α
90°-α
90°+α
180°-α
180°+α
270°-α
270°+α
360°-α
360°+α
sin cos tan cot
-sinα cosα
cosα
cosα
sinα
sinα
-tanα -cotα
cotα tanα
-sinα -cotα -tanα
-cosα -tanα -cotα
cotα
tanα
-sinα -cosα tanα
-cosα -sinα cotα
-cosα sinα
-sinα cosα
sinα cosα
-cotα -tanα
-tanα -cotα
tanα cotα
·和差角公式: ·和差化积公式:
·倍角公式:
sin22sincos2sincoscos2sin22sinsin()sin2sincossin33sin4sin3cos22cos112sincossin223cos(2)coscossinsincos343ctg1coscosctg2sinsin2cossin3tgtg2ctg3tg2tg2tg()tg313tg22tg1tgtgcoscos2coscostg22ctgctg1221ctg(tg)ctgctgcoscos2sinsin22
·半角公式:
sin2tg1cos1cos cos2221cos1cossin1cos1cossin ctg1cossin1cos21cossin1cos2
·正弦定理:abc2R
sinAsinBsinC
第 6 页 共 20 页 ·余弦定理:cab2abcosC
·反三角函数性质:arcsinx2222arccosx arctgx2arcctgx
高阶导数公式——莱布尼兹(Leibniz)公式:
(uv)
(n)k(nk)(k)Cnuvk0nu(n)vnu(n1)v中值定理与导数应用:
n(n1)(n2)n(n1)(nk1)(nk)(k)uvuvuv(n)2!k!
拉格朗日中值定理f(b:)f(a)f()(ba)f(b)f(a)f()
柯西中值定理:F(b)F(a)F()
曲率:
当F(x)x时,柯西中值定理拉就格是朗日中值定理。弧微分公式:ds1y2dx,其中ytg.:从M点到M点,切线斜率的倾角变化量;s:MM弧长。syd.
M点的曲率:Klim
23s0sds(1y)平均曲率:K直线:K0;1半径为a的圆:K.a定积分的近似计算:
b矩形法:f(x)abba(y0y1yn1)nba1[(y0yn)y1yn1]n2ba[(y0yn)2(y2y4yn2)4(y1y3yn1)]3n
梯形法:f(x)ab抛物线法:f(x)a定积分应用相关公式:
第 7 页 共 20 页 功:WFs水压力:FpAmm
引力:Fk122,k为引力系数
rb1函数的平均值:yf(x)dxbaa12均方根:f(t)dtbaa空间解析几何和向量代数:
b空间2点的距离:dM1M2(x2x1)2(y2y1)2(z2z1)2向量在轴上的投影:PrjuABABcos,是AB与u轴的夹角。Prju(a1a2)Prja1Prja2ababcosaxbxaybyazbz,是一个数量,两向量之间的夹角:cosicabaxbxjaybyaxbxaybyazbzaxayazbxbybz222222kaz,cabsin.例:线速度:vwcyazbzabccos,为锐角时,
czax向量的混合积:[abc](ab)cbx
cx代表平行六面体的。体积
第 8 页 共 20 页 平面的方程:1、点法式:A(xx0)B(yy0)C(zz0)0,其中n{A,B,C},M0(x0,y0,z0)2、一般方程:AxByCzD0xyz3、截距世方程:1abc平面外任意一点到该平面的距离:dAx0By0Cz0DA2B2C2xx0mtxxyy0zz0空间直线的方程:0t,其中s{m,n,p};参数方程:y0ntymnpzzpt0二次曲面:x2y2z21、椭球面:1a2b2c2x2y22、抛物面:z(,p,q同号)2p2q3、双曲面:222xyz
单叶双曲面:1a2b2c2x2y2z2双叶双曲面2:22(1马鞍面)abc
多元函数微分法及应用
全微分:dzzzuuudxdy dudxdydzxyxyz全微分的近似计算:zdzfx(x,y)xfy(x,y)y多元复合函数的求导法:dzzuzvzf[u(t),v(t)] dtutvtzzuzvzf[u(x,y),v(x,y)] xuxvx当uu(x,y),vv(x,y)时,duuuvvdxdy dvdxdy xyxy隐函数的求导公式:FxFFdydyd2y隐函数F(x,y)0, , 2(x)+(x)dxFyxFyyFydxdxFyFxzz,
隐函数F(x,y,z)0, xFzyFz
第 9 页 共 20 页 FF(x,y,u,v)0(F,G)u隐函数方程组: JGG(x,y,u,v)0(u,v)uu1(F,G)v1(F,G)
xJ(x,v)xJ(u,x)u1(F,G)v1(F,G) yJ(y,v)yJ(u,y)微分法在几何上的应用:
FvFuGGuvFvGv
x(t)xxyy0zz0空间曲线y(t)在点M(x0,y0,z0)处的切线方程:0(t)(t)(t0)00z(t)在点M处的法平面方程:(t0)(xx0)(t0)(yy0)(t0)(zz0)0FyFzFzFxFxF(x,y,z)0若空间曲线方程为:,则切向量T{,,GGGxGGG(x,y,z)0yzzx
曲面F(x,y,z)0上一点M(x0,y0,z0),则:1、过此点的法向量:n{Fx(x0,y0,z0),Fy(x0,y0,z0),Fz(x0,y0,z0)}xx0yy0zz03、过此点的法线方程:Fx(x0,y0,z0)Fy(x0,y0,z0)Fz(x0,y0,z0)方向导数与梯度:
Fy}Gy2、过此点的切平面方程:Fx(x0,y0,z0)(xx0)Fy(x0,y0,z0)(yy0)Fz(x0,y0,z0)(zz0)0fff函数zf(x,y)在一点p(x,y)沿任一方向l的方向导数为:cossinlxy其中为x轴到方向l的转角。ffijxy
f它与方向导数的关系是:gradf(x,y)e,其中ecosisinj,为l方向上的l单位向量。f是gradf(x,y)在l上的投影。l函数zf(x,y)在一点p(x,y)的梯度:gradf(x,y)多元函数的极值及其求法:
第 10 页 共 20 页 设fx(x0,y0)fy(x0,y0)0,令:fxx(x0,y0)A, fxy(x0,y0)B, fyy(x0,y0)CA0,(x0,y0)为极大值2ACB0时,A0,(x0,y0)为极小值
2则:值ACB0时, 无极ACB20时, 不确定重积分及其应用:
f(x,y)dxdyf(rcos,rsin)rdrdDD曲面zf(x,y)的面积ADzz1ydxdyx22M平面薄片的重心:xxM
x(x,y)dD(x,y)dDD, yMyMy(x,y)dD(x,y)dDD
平面薄片的转动惯量:对于x轴Ixy2(x,y)d, 对于y轴Iyx2(x,y)d平面薄片(位于xoy平面)对z轴上质点M(0,0,a),(a0)的引力:F{Fx,Fy,Fz},其中:FxfD(x,y)xd(xya)2222, Fyf3D(x,y)yd(xya)2222, Fzfa3D(x,y)xd(xya)22322柱面坐标和球面坐标:
xrcos柱面坐标:f(x,y,z)dxdydzF(r,,z)rdrddz,yrsin, zz其中:F(r,,z)f(rcos,rsin,z)xrsincos2球面坐标:yrsinsin, dvrdrsinddrrsindrddzrcos
2
r(,)f(x,y,z)dxdydzF(r,,)r2sindrdddd00F(r,,)r02sindr重心:x1Mxdv, y1Mydv, z1Mzdv, 其中Mxdv转动惯量:Ix(y2z2)dv, Iy(x2z2)dv, Iz(x2y2)dv曲线积分:
第 11 页 共 20 页 第一类曲线积分(对弧长的曲线积分):x(t)设f(x,y)在L上连续,L的参数方程为:, (t),则:y(t)Lxt22f(x,y)dsf[(t),(t)](t)(t)dt () 特殊情况:y(t)第二类曲线积分(对坐标的曲线积分):x(t)设L的参数方程为,则:y(t)P(x,y)dxQ(x,y)dy{P[(t),(t)](t)Q[(t),(t)](t)}dtL两类曲线积分之间的关系:PdxQdy(PcosQcos)ds,其中和分别为LLL上积分起止点处切向量的方向角。QPQP格林公式:()dxdyPdxQdy格林公式:()dxdyPdxQdyxyxyDLDLQP1当Py,Qx,即:2时,得到D的面积:Adxdyxdyydxxy2LD·平面上曲线积分与路径无关的条件:1、G是一个单连通区域;2、P(x,y),Q(x,y)在G内具有一阶连续偏导数,且减去对此奇点的积分,注意方向相反!·二元函数的全微分求积:QP在=时,PdxQdy才是二元函数u(x,y)的全微分,其中:xy(x,y)QP=。注意奇点,如(0,0),应xy
u(x,y)(x0,y0)P(x,y)dxQ(x,y)dy,通常设x0y00。曲面积分:
第 12 页 共 20 页 22对面积的曲面积分:f(x,y,z)dsf[x,y,z(x,y)]1z(x,y)z(x,y)dxdyxyDxy对坐标的曲面积分:,其中:P(x,y,z)dydzQ(x,y,z)dzdxR(x,y,z)dxdy号;R(x,y,z)dxdyR[x,y,z(x,y)]dxdy,取曲面的上侧时取正
Dxy号;P(x,y,z)dydzP[x(y,z),y,z]dydz,取曲面的前侧时取正Dyz
号。Q(x,y,z)dzdxQ[x,y(z,x),z]dzdx,取曲面的右侧时取正Dzx两类曲面积分之间的关系:PdydzQdzdxRdxdy(PcosQcosRcos)ds高斯公式:
第 13 页 共 20 页 (PQR)dvPdydzQdzdxRdxdy(PcosQcosRcos)dsxyz高斯公式的物理意义——通量与散度:PQR散度:div,即:单位体积内所产生的流体质量,若div0,则为消失...xyz通量:AndsAnds(PcosQcosRcos)ds,因此,高斯公式又可写成:divAdvAnds斯托克斯公式——曲线积分与曲面积分的关系:
(RQPRQP)dydz()dzdx()dxdyPdxQdyRdzyzzxxycosyQcoszR
dydzdzdxdxdycos上式左端又可写成:xyzxPQRP
空间曲线积分与路径无关的条件:RyQPRQP, , zzxxyijk旋度:rotAxyzPQR向量场A沿有向闭曲线的环流量:PdxQdyRdzAtds常数项级数:
1qn等比数列1:qqq1q(n1)n1:23n
等差数列
2111调和级数1:是发散的23n2n1级数审敛法:
第 14 页 共 20 页 1、正项级数的审敛法——根植审敛法(柯西判别法):1时,级数收敛设:limnun,则1时,级数发散n1时,不确定
2、比值审敛法:1时,级数收敛U设:limn1,则1时,级数发散nUn1时,不确定3、定义法:snu1u2un;limsn存在,则收敛;否则发散。n
交错级数u1u2u3u4(或u1u2u3,un0)的审敛法——莱布尼兹定理:
unun1如果交错级数满足,那么级数收敛且s其和u1,其余项rn的绝对值rnun1。limu0nn(1)u1u2un,其中un为任意实数;(2)u1u2u3un如果(2)收敛,则(1)肯定收敛,且称为绝对收敛级数;绝对收敛与条件收敛:
如果(2)发散,而(1)收敛,则称(1)为条件收敛级数。
1(1)n调和级数:n发散,而n收敛;1 级数:n2收敛;p1时发散1 p级数: npp1时收敛幂级数:
第 15 页 共 20 页 1x1时,收敛于1x1xx2x3xn x1时,发散对于级数(3)a0a1x a2x2anxn,如果它不是仅在原点收敛,也不是在全xR时收敛
数轴上都收敛,则必存在R,使xR时发散,其中R称为收敛半径。xR时不定1
0时,R求收敛半径的方法:设liman1,其中an,an1是(3)的系数,则0时,Rnan时,R0函数展开成幂级数:
f(x0)f(n)(x0)2函数展开成泰勒级数:f(x)f(x0)(xx0)(xx0)(xx0)n2!n!f(n1)()
余项:Rn
(xx0)n1,f(x)可以展开成泰勒级数的充要条件是:limRn0n(n1)!f(0)2f(n)(0)nx00时即为麦克劳林公式:f(x)f(0)f(0)xxx2!n!一些函数展开成幂级数:
m(m1)2m(m1)(mn1)nxx (1x1)2!n!
2n1x3x5xsinxx(1)n1 (x)3!5!(2n1)!(1x)m1mx欧拉公式:
eixeixcosx2ix
ecos
xisinx 或ixixeesinx2三角级数:
a0f(t)A0Ansin(ntn)(ancosnxbnsinnx)2n1n1
其中,a0aA0,anAnsinn,bnAncosn,tx。正交性:1,sinx,cosx,sin2x,cos2xsinnx,cosnx任意两个不同项的在乘[积,]上的积分0=。傅立叶级数:
第 16 页 共 20 页 a0f(x)(ancosnxbnsinnx),周期22n11(n0,1,2)anf(x)cosnxdx 其中1b(n1,2,3)nf(x)sinnxdx 112122835
111224224262正弦级数:an0,bn余弦级数:bn0,an11121222(相加)623411121222(相减)12234f(x)sinnxdx n1,2,3 f(x)b0
2nsinnx是奇函数20f(x)cosnxdx n0,1,2 f(x)a0ancosnx是偶函数2周期为2l的周期函数的傅立叶级数:
a0nxnxf(x)(ancosbnsin),周期2l2n1lll1nxaf(x)cosdx (n0,1,2)
nlll其中lb1f(x)sinnxdx (n1,2,3)nlll
微分方程的相关概念:
一阶微分方程:yf(x,y) 或 P(x,y)dxQ(x,y)dy0可分离变量的微分方程:一阶微分方程可以化为g(y)dyf(x)dx的形式,解法:g(y)dyf(x)dx 得:G(y)F(x)C称为隐式通解。
dyyf(x,y)(x,y),即写成的函数,解法:
dxxydydududxduy设u,则ux,u(u),分离变量,积分后将代替u,xdxdxdxx(u)ux齐次方程:一阶微分方程可以写成即得齐次方程通解。一阶线性微分方程:
第 17 页 共 20 页 dy1、一阶线性微分方程:P(x)yQ(x)dx
P(x)dx当Q(x)0时,为齐次方程,yCeP(x)dxP(x)dx当Q(x)0时,为非齐次方程,y(Q(x)edxC)e
dy2、贝努力方程:P(x)yQ(x)yn,(n0,1)dx全微分方程:
如果P(x,y)dxQ(x,y)dy0中左端是某函数的分全方微程,即:uu
du(x,y)P(x,y)dxQ(x,y)dy0,其中:P(x,y),Q(x,y)
xyu(x,y)C应该是该全微分方通程解的。二阶微分方程:
f(x)0时为齐次d2ydyP(x)Q(x)yf(x),
dxdx2f(x)0时为非齐次二阶常系数齐次线性微分方程及其解法:
(*)ypyqy0,其中p,q为常数;
求解步骤:1、写出特征方程:()r2prq0,其中r2,r的系数及常数项恰好是(*)式中y,y,y的系数;2、求出()式的两个根r1,r2
3、根据r1,r2的不同情况,按下表写出(*)式的通解:
(*)式的通解
r1,r2的形式
两个不相等实根(p24q0)
两个相等实根(p4q0)
一对共轭复根(p4q0)
22yc1er1xc2er2x
y(c1c2x)er1x
yex(c1cosxc2sinx)
r1i,r2i4qp2
p,22
二阶常系数非齐次线性微分方程
第 18 页 共 20 页 ypyqyf(x),p,q为常数
f(x)ePm(x)型,为常数;x
f(x)ex[Pl(x)cosxPn(x)sinx]型
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