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数学基础知识、常用公式总结|Colourso

时间:2020-08-31 23:46:42      阅读:170      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

特殊数字

自然常数 e = 2.71828183,是一个无限不循环小数。

圆周率 pi = 3.1415926

充分与必要条件

假设A是条件,B是结论

(1)由A可以推出B,由B可以推出A,则A是B的充要条件(A=B)

(2)由A可以推出B,由B不可以推出A,则A是B的充分不必要条件(A?B)

(3)由A不可以推出B,由B可以推出A,则A是B的必要不充分条件(B?A)

(4)由A不可以推出B,由B不可以推出A,则A是B的既不充分也不必要条件(A¢B且B¢A)

常用不等式

1.两数绝对值之差的绝对值小于等于两数之差的绝对值

\[||a| - |b| | \leq |a-b| \]

2.一个正数加它的倒数恒大于等于2

\[a + \frac{1}{a} - 2 \= \frac{a^2 + 1 -2a}{a} \= \frac{(a-1)^2}{a} \\geq 0 \故 a + \frac{1}{a} \geq 2 \]

3.基本不等式:两个正实数的算术平均数大于或等于它们的几何平均数。

\[\frac{a+b}{2} \geq \sqrt{a+b}\\\sqrt{\frac{a^2 + b^2}{2}} \geq \frac{a+b}{2} \geq \sqrt{a+b} \geq \frac{2}{\frac{1}{a} + \frac{1}{b}} \平方平均 \qquad 代数平均 \qquad 几何平均 \qquad 调和平均\\]

(a-b)^2 = a^2 - 2ab + b^2

则 2ab < a^2 + b^2,两个或者三个数相乘时就要想到他。

4.sin x与x与tan x之间的关系

\[\sin x < x < \tan x \qquad (0 < x < \frac{\pi}{2}) \额外: \sin x \geq (\sin x)^2 = 1 - (\cos x)^2 \geq 1 - \cos x\\即: \sin x \geq 1 - \cos x \]

5.x与ln(1+x)之间的关系

\[\frac{x}{1+x} < \ln{(1+x)} < x \qquad (x > 0) \证: \quad \ln{(1+x)} = \ln{(1+x)} - \ln{1} \由拉格朗日中值定理: \quad f(x) = \ln{x}。a = 1 , b = 1+x。 \存在 a < c < b,使得 \quad \ln{(1+x)} = f^{‘}(c) (1+x - 1) \即: \quad = \frac{x}{c} \因: 1 < c < 1+x,故 \quad \frac{x}{1+x} < \frac{x}{c} < \frac{x}{1} \quad 即证 \]

平方和(差)与立方和(差)

完全平方:(a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2

平方和:1^2 + 2^2 + 3^2 + …… + n^2 = n(n+1)(2n+1)/6

平方差:a^2 - b^2 = (a+b)(a-b)

立方和:a^3 + b^3 = (a+b)(a^2+ab+b^2)

立方差:a^3 - b^3 = (a-b)(a^2+ab+b^2)

一个常用的变形:

\[\frac{1}{x^2 - 1} = \frac{1}{(x-1)(x+1)}\= \frac{1}{2}\times \frac{(x+1)-(x-1)}{(x-1)(x+1)}\= \frac{1}{2}\times (\frac{1}{x-1} - \frac{1}{x+1}) 推导:\frac{1}{x^2 - a^2} = \frac{1}{2a}\times(\frac{1}{x-a} - \frac{1}{x+a}) \]

另一个常用变形:

\[\frac{1}{x(x+1)} = \frac{1}{x} - \frac{1}{x+1} \]

除此之外做题碰到的一个

\[\frac{1}{(1-x^2)\times(1+x)} = \frac{1}{(1-x)\times(1+x)^2} \\frac{1}{(1-x^2)\times(1+x)} = \frac{1}{2} \times\frac{(1-x)+(1+x)}{(1-x^2)\times(1+x)} = \frac{1}{2} \times \lbrace \frac{1}{(1+x)^2} + \frac{1}{(1-x^2)} \rbrace \]

对数运算

对数可以让乘除变加减

【定义】如果\(N=a^x(a;0,a≠1)\),即a的x次方等于N(a>0,且a≠1),那么数x叫做以a为底N的对数(logarithm),记作:\(x=log_aN\)

\[N = a^x则 x = \log_a N \]

其中,a叫做对数的底数,N叫做真数,x叫做“以a为底N的对数”。

对数的一些基本性质:

\[1. \quad a^{\log_ab} = b \\2. \quad \log_a{a^b} = b \\3. \quad \log_a{MN} = \log_aM + \log_aN \\4. \quad \log_a{(M/N)} = \log_aM - \log_aN \\5. \quad \log_a{M^n} = n \log_aM \\6. \quad \log_{a^n}M = \frac{1}{n\log_aM} \\7. \quad \log_aN = \frac{\log_bN}{\log_ba} \quad (换底公式) \\\8. \quad \log_ab = \frac{1}{\log_ba} \]

等差数列

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等比数列

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排列组合

排列,就是指从给定个数的元素中取出指定个数的元素进行排序。

组合则是指从给定个数的元素中仅仅取出指定个数的元素,不考虑排序。

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三角函数

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\[\sin{a} - \cos{a} = {\sqrt{2}} (\frac{\sqrt{2}}{2} \sin{a} - \frac{\sqrt{2}}{2}\cos{a}) = \sqrt{2} \sin{(a - \frac{\pi}{4})} \]

sec x是正割,$ \sec x = \frac{1}{\cos x} $

csc x是余割,\(\csc x = \frac{1}{\sin x}\)

cot x是余切,\(\cot x = \frac{\cos x}{\sin x}\)

\[(\tan x)^{‘} = (\sec x)^2 \(\cot x)^{‘} = -(\csc x)^2 \(\sec x)^2 - 1 = (\tan x)^2 \\]

反三角函数

y=arcsin(x),定义域[-1,1],值域[-π/2,π/2]

y=arccos(x),定义域[-1,1],值域[0,π]

y=arctan(x),定义域(-∞,+∞),值域(-π/2,π/2)

y=arccot(x),定义域(-∞,+∞),值域(0,π)

sin(arcsinx)=x,定义域[-1,1],值域[-1,1]arcsin(-x)=-arcsinx

正余弦定理

正弦定理: R为三角形外接圆的半径

\[\frac{a}{sinA} = \frac{b}{sinB} = \frac{c}{sinC} = 2R \]

余弦定理

\[a^2 = b^2 + c^2 - 2bc*cosA \]

经典函数图像

参考链接:https://wenku.baidu.com/view/d66747d176eeaeaad1f33099.html

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坐标系

空间直角坐标系

过空间定点O作三条互相垂直的数轴,它们都以O为原点,具有相同的单位长度.这三条数轴分别称为X轴(横轴).Y轴(纵轴).Z轴(竖轴),统称为坐标轴。

各轴之间的顺序要求符合右手法则,即以右手握住Z轴,让右手的四指从X轴的正向以90度的直角转向Y轴的正向,这时大拇指所指的方向就是Z轴的正向。这样的三个坐标轴构成的坐标系称为右手空间直角坐标系.与之相对应的是左手空间直角坐标系.一般在数学中更常用右手空间直角坐标系,在其他学科方面因应用方便而异。

三条坐标轴中的任意两条都可以确定一个平面,称为坐标面.它们是:由X轴及Y轴所确定的XOY平面;由Y轴及Z轴所确定的YOZ平面;由X轴及Z轴所确定的XOZ平面.这三个相互垂直的坐标面把空间分成八个部分,每一部分称为一个卦限.位于X,Y,Z轴的正半轴的卦限称为第一卦限,从第一卦限开始,在XOY平面上方的卦限,按逆时针方向依次称为第二,三,四卦限;第一,二,三,四卦限下方的卦限依次称为第五,六,七,八卦限。

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右手坐标系

要标注X、Y和Z轴的正轴方向,就将右手背对着屏幕放置,拇指即指向X轴的正方向。伸出食指和中指,如下图所示,食指指向Y轴的正方向,中指所指示的方向即是Z轴的正方向。要确定轴的正旋转方向,如下图所示,用右手的大拇指指向轴的正方向,弯曲手指。那么手指所指示的方向即是轴的正旋转方向。

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极坐标系

极坐标系是一个二维坐标系,该坐标系统中任意位置可由一个夹角和一段相对原点——极点的距离来表示。

极坐标系是指在平面内由极点、极轴和极径组成的坐标系。在平面上取定一点O,称为极点。从O出发引一条射线Ox,称为极轴。再取定一个单位长度,通常规定角度取逆时针方向为正。这样,平面上任一点P的位置就可以用线段OP的长度ρ以及从Ox到OP的角度θ来确定,有序数对(ρ,θ)就称为P点的极坐标,记为P(ρ,θ);ρ称为P点的极径,θ称为P点的极角。

常见的极坐标方程

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常见圆锥曲线

圆锥曲线的统一定义:到定点的距离与到定直线的距离的商是常数e的点的轨迹。

椭圆:

1、中心在原点,焦点在x轴上的椭圆标准方程:其中x2/a2+y2/b2=1,其中a>b>0,c2=a2-b2

2、中心在原点,焦点在y轴上的椭圆标准方程:y2/a2+x2/b2=1,其中a>b>0,c2=a2-b2

参数方程:x=acosθ;y=bsinθ(θ为参数,0≤θ≤2π)

椭圆面积公式:s=πab

双曲线:

1、中心在原点,焦点在x轴上的双曲线标准方程:x2/a-y2/b2=1,其中a>0,b>0,c2=a2+b2.

2、中心在原点,焦点在y轴上的双曲线标准方程:y2/a2-x2/b2=1,其中a>0,b>0,c2=a2+b2.

参数方程:x=asecθ;y=btanθ(θ为参数)

抛物线:

参数方程:x=2pt2;y=2pt(t为参数)t=1/tanθ(tanθ为曲线上点与坐标原点确定直线的斜率)特别地,t可等于0

直角坐标:y=ax2+bx+c(开口方向为y轴,a≠0)x=ay2+by+c(开口方向为x轴,a≠0)

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直线方程

两条直线垂直,其斜率乘积为-1.

点斜式:\(y - y_0 = k(x - x_0)\)

斜截式:\(y = kx + b\) ,与y轴交点为(0,b)

两点式:\(\frac{y - y_1}{y - y_2} = \frac{x - x_1}{x - x_2}\) 。过两点。

截距式:\(\frac{x}{a} + \frac{y}{b} = 1\) ,x截距为a,y截距为b。

一般式:\(Ax + By + C = 0\)

两点之间的距离公式:\(d = \sqrt{(x_2-x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}\)

点到直线的距离公式:\(d = \frac{|Ax_0 + By_0 + C|}{\sqrt{A^2 + B^2}}\)

两条平行直线的距离公式:\(d = \frac{|C_1 - C_2|}{\sqrt{A^2 + B^2}}\)

圆的方程

圆的一般方程为\(x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2-4F > 0)\),或可以表示为\((X+D/2)2+(Y+E/2)2=(D2+E2-4F)/4\)

标准方程:\((x-a)^2 + (y-b)^2 = R^2\)。圆心为(a,b),半径为R。

立体体积计算公式

球:\(V = \frac{4}{3}\pi R^3\).

圆锥:\(V =\frac{1}{3}\pi R^2h\).

数学基础知识、常用公式总结|Colourso

原文:https://www.cnblogs.com/colourso/p/12976891.html

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