拉格朗日中值定理(01-B004)

问题

设函数 $f(x)$ 在闭区间 $[a, b]$ 上连续,在开区间 $(a, b)$ 内可导,则根据【拉格朗日中值定理】可知,存在 $\xi$ $\in$ $(a,b)$ 使得下列哪个选项是正确的?

选项

[A].   $\frac{f(b) – f(a)}{b + a}$ $=$ $f'(\xi)$


[B].   $\frac{f(b) – f(a)}{b – a}$ $=$ $f'(\xi)$


[C].   $\frac{f(b) + f(a)}{b + a}$ $=$ $f'(\xi)$


[D].   $\frac{f(b) + f(a)}{b – a}$ $=$ $f'(\xi)$



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$\frac{f(b) – f(a)}{b – a}$ $=$ $f'(\xi)$

罗尔定理(B004)

问题

设函数 $f(x)$ 在闭区间 $[a, b]$ 上连续,在开区间 $(a, b)$ 内可导,且 $f(a)$ $=$ $f(b)$, 则根据【罗尔定理】可知,下列哪个选项是正确的?

选项

[A].   存在 $\xi$ $\in$ $(a,b)$, 使得 $f'(\xi)$ $=$ $1$.

[B].   存在 $\xi$ $\in$ $[a,b]$, 使得 $f'(\xi)$ $=$ $0$.

[C].   存在 $\xi$ $\in$ $(a,b)$, 使得 $f'(\xi)$ $=$ $0$.

[D].   存在 $\xi$ $\in$ $[a,b]$, 使得 $f'(\xi)$ $=$ $1$.


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存在 $\xi$ $\in$ $(a,b)$, 使得 $f'(\xi)$ $=$ $0$.

费马引理(B004)

问题

设函数 $f(x)$ 在邻域 $U(x_{0})$ 内有定义,并且在点 $x_{0}$ 处可导,如果对于任意 $x_{0}$ $\in$ $U(x_{0})$, 都有 $f(x)$ $\leqslant$ $f(x_{0})$ 或 $f(x)$ $\geqslant$ $f(x_{0})$, 则根据【费马引理】可知,下列哪个选项是正确的?

选项

[A].   $f(x_{0})$ $=$ $1$

[B].   $f'(x_{0})$ $=$ $1$

[C].   $f(x_{0})$ $=$ $0$

[D].   $f'(x_{0})$ $=$ $0$


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$f'(x_{0})$ $=$ $0$

说明:如果函数上某个点不是区间的端点,而且是该区间上的最高点或最低点,则该点处的切线一定是水平的,即导函数值为零.

换一种说法就是:可导函数的极值点一定是驻点.

二阶导与函数的凹凸性(B003)

问题

已知,【二阶】导函数 $y”$ 的【正负】能够反映原函数 $y$ 的【凹凸性】,则以下说法正确的是哪一项?

选项

[A].   $\begin{cases} & y” > 0 \Rightarrow y \ 凹; \\ & y” < 0 \Rightarrow y \ 不凹不凸; \end{cases}$


[B].   $\begin{cases} & y” > 0 \Rightarrow y \ 凸; \\ & y” < 0 \Rightarrow y \ 凹; \end{cases}$


[C].   $\begin{cases} & y” > 0 \Rightarrow y \ 凹; \\ & y” < 0 \Rightarrow y \ 凸; \end{cases}$


[D].   $\begin{cases} & y” > 0 \Rightarrow y \ 不凹不凸; \\ & y” < 0 \Rightarrow y \ 凸; \end{cases}$



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$\begin{cases} & y” > 0 \Rightarrow y \ 凹; \\ & y” < 0 \Rightarrow y \ 凸; \\ & y” = 0 \Rightarrow y \ 不凹不凸 \end{cases}$

注意:

利用二阶导函数判断曲线凹凸性的前提是:函数在对应的闭区间内连续,在对应的开区间内二阶可导——例如,函数 $f(x)$ 在闭区间 $[a, b]$ 上连续,在开区间 $(a, b)$ 内具有二阶导函数,此时,我们就可以利用函数 $f(x)$ 的二阶导函数 $f”(x)$ 判断其在区间 $[a, b]$ 上的凹凸性了。

一阶导与函数的单调性(B003)

问题

已知,【一阶】导函数 $y’$ 的【正负】能够反映原函数 $y$ 的【单调性】,则以下说法正确的是哪一项?

选项

[A].   $\begin{cases} & y’ > 0 \Rightarrow y \ 单调递增; \\ & y’ < 0 \Rightarrow y \ 不增不减. \end{cases}$


[B].   $\begin{cases} & y’ > 0 \Rightarrow y \ 单调递减; \\ & y’ < 0 \Rightarrow y \ 单调递增. \end{cases}$


[C].   $\begin{cases} & y’ > 0 \Rightarrow y \ 单调递增; \\ & y’ < 0 \Rightarrow y \ 单调递减. \end{cases}$


[D].   $\begin{cases} & y’ > 0 \Rightarrow y \ 不增不减; \\ & y’ < 0 \Rightarrow y \ 单调递减. \end{cases}$



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$\begin{cases} & y’ > 0 \Rightarrow y \ 单调递增; \\ & y’ < 0 \Rightarrow y \ 单调递减; \\ & y’ = 0 \Rightarrow y \ 不增不减. \end{cases}$

参数方程求二阶导的方法(B003)

问题

设有参数方程 $\begin{cases} & x = a(t), \\ & y = b(t) \end{cases}$, 该参数方程所确定的函数为 $y$ $=$ $y(x)$, 其中 $a'(t)$ 和 $b'(t)$ 以及 $a”(t)$ 和 $b”(t)$ 均存在,且 $a'(t)$ $\neq$ $0$, 则该参数方程的二阶导数 $y”$ $=$ $?$

选项

[A].   $\frac{b”(t) a'(t) – b'(t) a”(t)}{a’^{2}(t)}$


[B].   $\frac{b”(t) a'(t) – b'(t) a”(t)}{a’^{3}(t)}$


[C].   $\frac{b”(t) a'(t) + b'(t) a”(t)}{a’^{3}(t)}$


[D].   $\frac{b”(t) a'(t) – b'(t) a”(t)}{a'(t)}$



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$y”$ $=$ $\frac{\mathrm{d}^{2} y}{\mathrm{d} x^{2}}$ $=$ $\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d} x}$ $\cdot$ $(\frac{\mathrm{d} y}{\mathrm{d} x})$ $\color{Red}{\Rightarrow}$

$\frac{\mathrm{d}^{2} y}{\mathrm{d} x^{2}}$ $=$ $\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d} t}$ $\cdot$ $(\frac{b'(t)}{a'(t)})$ $\cdot$ $\frac{\mathrm{d} t}{\mathrm{d} x}$ $\color{Red}{\Rightarrow}$

$\frac{\mathrm{d}^{2} y}{\mathrm{d} x^{2}}$ $=$ $\frac{b”(t) a'(t) – b'(t) a”(t)}{a’^{2}(t)}$ $\cdot$ $\frac{1}{a'(t)}$ $\color{Red}{\Rightarrow}$

$\frac{\mathrm{d}^{2} y}{\mathrm{d} x^{2}}$ $=$ $\frac{b”(t) a'(t) – b'(t) a”(t)}{a’^{3}(t)}.$

参数方程求一阶导的方法(B003)

问题

设有参数方程 $\begin{cases} & x = a(t), \\ & y = b(t) \end{cases}$, 该参数方程所确定的函数为 $y$ $=$ $y(x)$, 其中 $a'(t)$ 和 $b'(t)$ 均存在,且 $a'(t)$ $\neq$ $0$, 则 $y’$ $=$ $?$

选项

[A].   $\frac{b(t)}{a'(t)}$


[B].   $\frac{a'(t)}{b(t)}$


[C].   $\frac{a'(t)}{b'(t)}$


[D].   $\frac{b'(t)}{a'(t)}$



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$y’$ $=$ $\frac{\mathrm{d} y}{\mathrm{d} x}$ $=$ $\frac{\mathrm{d} y}{\mathrm{d} t}$ $\cdot$ $\frac{\mathrm{d} t}{\mathrm{d} x}$ $=$ $\frac{\frac{\mathrm{d} y}{\mathrm{d} t}}{\frac{\mathrm{d} x}{\mathrm{d} t}}$ $=$ $\frac{b'(t)}{a'(t)}$

二元隐函数的一阶导函数求导法则(B003)

问题

设 $F(x,y)$ $=$ $0$ 是一个可导的二元隐函数,则其导函数 $y’$ $=$ $?$

选项

[A].   $\frac{- F’_{y}}{F’_{x}}$


[B].   $\frac{F’_{x}}{F’_{y}}$


[C].   $\frac{- F’_{x}}{F’_{y}}$


[D].   $\frac{F’_{y}}{F’_{x}}$



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$y’$ $=$ $\frac{- F’_{x}}{F’_{y}}$

解释:
要对隐函数 $F(x,y)$ $=$ $0$ 求导,只需要在该函数的两边对 $x$ 求导,同时将 $y$ 看作中间变量,用复合函数的求导公式完成对 $y$ 中包含的 $x$ 的求导,过程如下:
$F’_{x}$ $+$ $F’_{y}$ $\cdot$ $\frac{\rm{d} y}{\rm{d} x}$ $=$ $0$ $\color{Red}{\Rightarrow}$ $\frac{\rm{d} y}{\rm{d} x}$ $=$ $\frac{- F’_{x}}{F’_{y}}$

什么是隐函数?(B003)

问题

根据隐函数的特征,以下哪个选项所表示的函数是隐函数?

选项

[A].   $y$ $=$ $f(x)$

[B].   $F(x, y)$ $=$ $0$

[C].   $y$ $=$ $0$

[D].   $x$ $=$ $f(y)$


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$F(x, y)$ $=$ $0$

说明:
所谓隐函数就是不能将自变量 $x$ 和因变量 $y$ 拆分开放在等号两边的函数,这类函数一般写成 $F(x, y)$ $=$ $0$ 的形式.

例如,$e^{x}$ $-$ $xy$ $-$ $1$ $=$ $0$ 就是一个隐函数,其函数图像如下图所示:
什么是隐函数|高等数学|荒原之梦

什么是反函数?(B003)

问题

下面关于【什么是反函数】的描述中,正确的是哪个选项?

选项

[A].   对原函数取负倒数,得到的就是反函数

[B].   对原函数取倒数,所得到的就是反函数

[C].   对原函数取负数,所得到的就是反函数

[D].   将原函数中的 $x$ 换成 $y$, 将原函数中的 $y$ 换成 $x$ 所得到的就是反函数


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将原函数中的自变量 $x$ 和因变量 $y$ 调换位置后,所得到的函数就是反函数,例如,函数 $y$ $=$ $x^{3}$ 的反函数是 $x$ $=$ $y^{3}$. 如果将反函数 $x$ $=$ $y^{3}$ 写成通常的形式,就是:$y$ $=$ $x^{\frac{1}{3}}$.

示例图:
红色曲线表示函数 $y$ $=$ $x^{3}$, 绿色曲线表示其反函数 $x$ $=$ $y^{3}$:

反函数的求导法则(B003)

问题

设 $x$ $=$ $\phi(y)$ 是函数 $y$ $=$ $f(x)$ 的反函数,则 $\phi'(y)$ $=$ $?$

选项

[A].   $\phi'(y)$ $=$ $f'(x)$

[B].   $\phi'(y)$ $=$ $\frac{-1}{f'(x)}$

[C].   $\phi'(y)$ $=$ $\frac{1}{f'(x)}$

[D].   $\phi'(y)$ $=$ $- f'(x)$


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$\phi'(y)$ $=$ $\frac{\rm{d} x}{\rm{d} y}$ $=$ $\frac{1}{\frac{\rm{d} y}{\rm{d} x}}$ $=$ $\frac{1}{f'(x)}$

复合函数的求导法则(B003)

问题

设函数 $f(u)$ 和 $\phi(x)$ 均可导,若 $y$ $=$ $f(u)$, $u$ $=$ $\phi(x)$, 则根据【复合函数求导法则】,复合函数 $y$ $=$ $f[\phi(x)]$ 的导数 $y’$ $=$ $?$

选项

[A].   $y’$ $=$ $\frac{\rm{d} y}{\rm{d} x}$ $\cdot$ $\frac{\rm{d} x}{\rm{d} u}$


[B].   $y’$ $=$ $\frac{\rm{d} y}{\rm{d} x}$ $\cdot$ $\frac{\rm{d} u}{\rm{d} x}$


[C].   $y’$ $=$ $\frac{\rm{d} y}{\rm{d} u}$ $\cdot$ $\frac{\rm{d} u}{\rm{d} x}$


[D].   $y’$ $=$ $\frac{\rm{d} y}{\rm{d} u}$



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$y’$ $=$ $\frac{\rm{d} y}{\rm{d} x}$ $=$ $\frac{\rm{d} y}{\rm{d} u}$ $\cdot$ $\frac{\rm{d} u}{\rm{d} x}$ $=$ $f'[\phi(x)]$ $\cdot$ $\phi'(x)$

补充:

复合函数求导法则,也称为复合函数求导的链式法则.

可微的充要条件(B003)

问题

以下哪个选项是函数 $f(x)$ 在点 $x_{0}$ 处可微的【充要】条件?

选项

[A].   $f(x)$ 在点 $x_{0}$ 处有函数值

[B].   $f(x)$ 在点 $x_{0}$ 处连续

[C].   $f(x)$ 在点 $x_{0}$ 处可导

[D].   $f(x)$ 在点 $x_{0}$ 处没有间断点


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函数 $f(x)$ 在点 $x_{0}$ 处可导 $\color{Red}{\Leftrightarrow}$ 函数 $f(x)$ 在点 $x_{0}$ 处可微

莱布尼兹公式是什么?(B003)

问题

若函数 $a(x)$ 和 $b(x)$ 均 $n$ 阶可导,则以下关于函数 $a(x) \cdot b(x)$ 的 $n$ 阶导【$(ab)^{(n)}$】,正确的是哪个选项?
(Tips:莱布尼兹公式是两个函数乘积的求导法则, 可用于计算两个函数乘积的高阶导数.)

选项

[A].   $(ab)^{(n)}$ $=$ $\sum_{i = 0}^{n}$ $C_{n}^{i}$ $a^{(n + i))} b^{(i)}$

[B].   $(ab)^{(n)}$ $=$ $\sum_{i = 0}^{n}$ $A_{n}^{i}$ $a^{(n – i))} b^{(i)}$

[C].   $(ab)^{(n)}$ $=$ $\sum_{i = 1}^{n}$ $C_{n}^{i}$ $a^{(n – i))} b^{(i)}$

[D].   $(ab)^{(n)}$ $=$ $\sum_{i = 0}^{n}$ $C_{n}^{i}$ $a^{(n – i))} b^{(i)}$


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$(ab)^{(n)}$ $=$ $\sum_{i = 0}^{n}$ $C_{n}^{i}$ $a^{(n – i))} b^{(i)}$ $=$ $C_{n}^{0}$ $a^{(n)}b^{(0)}$ $+$ $C_{n}^{1}$ $a^{(n – 1)}b’$ $+$ $C_{n}^{2}$ $a^{(n – 2)} {b}^{”}$ $+$ $\cdots$ $C_{n}^{k}$ $a^{(n – k)}b^{(k)}$ $+$ $\cdots$ $+$ $C_{n}^{n}$ $a^{(0)}b^{(n)}$

组合的计算示例:
$C_{5}^{3}$ $=$ $\frac{5 \times 4 \times 3}{3 \times 2 \times 1}$ $=$ $10$

此外:$C_{n}^{0}$ $=$ $C_{n}^{n}$ $=$ $1$
$a^{(0)}$ $=$ $a$
$b^{(0)}$ $=$ $b$


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