∫udv=( )-∫vdu

有关高数分部积分法的问题
有关高数分部积分法的问题
分布积分法的公式怎么记忆啊,我总是分不清哪个是u,哪个是v,求高手支下招啊~
其实,你所给的第一个等式就是第二个等式的变形,两者是一回事!
∫uv'dx=∫ud(v)=u*v-∫vd(u)=u*v-∫v*u'dx(因为u,v都是关于x的函数)
至于如何来确定u,v,要视具体的题目而定(不同的方法对解题的难以程度有影响)。
笼统地说,就是按照第二个等式:∫udv=u*v-∫vdu来确定u,v。
【d符号之前为u,其后为v】
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相关问答:
就是uv的乘积,减去前面部分vu调换地方高等数学(一)学习笔记_百度文库
高等数学(一)学习笔记
6、函数的极限
(1)、x→x0时的极限
定义:如果对于任意给定的正数ε(不论它多幺小),总存在正数δ,使得对于|x一x0|&δ时的一切x,
对应的函数值都满足不等式|f(x)-A|&ε都成立,那幺就称A是函数f(x)的极限,或者称函数f(x)收敛于A,记为limf(x)=A,或f(x)→A(x→x0).
定理一:如果lim
f(x)=A,而且A&0(或A&0),那幺就存在着点x0的某一去心邻域,当x在该邻
f(x)=A,那幺A≥0(或A≤0).
域时,就有f(x)&0(或f(x)&0).
定理二:如果在点x0的某一去心邻域内f(x)≥0(或f(x≤0),而且lim可证明:f(x0-0)=f(x0+0)为lim
f(x)=A存在的充要条件。
(2)、x→∞时的极限
定义:如果对于任意给定的正数ε(不论它多幺小),总存在正数X,使得对于|x|&X时的一切x,
对应的函数值都满足不等式|f(x)-A|&ε都成立,那幺就称A是函数f(x)的极限,或者称函数f(x)收敛于A,记为limf(x)=A,或f(x)→A(x→∞).
7、无穷小和无穷大
(1)、无穷小,极限为0,则称函数为无穷小(当x→
x0或x→∞).
x0或x→∞),具有极限
A、定理一(无穷小与函数极限的关系):在自变量的同一变化过程中(x→
的函数等于它的极限与一个无穷小之和;反之,如果一函数可表示为一常数和无穷小之和,则这常数即为这函数的极限。
B、运算法则:I,有限个无穷小的和也是无穷小。II,有界函数与无穷小的积是无穷小(常数与无穷小的积是无穷小;有限个无穷小的积也是无穷小)C、无穷小的比较:
=0,就说β是比α高阶的无穷小,记作β=o(α);βα
II、如果lim=∞,就说β是比α低阶的无穷小。
III、如果lim=c≠0,就说β与α是同阶的无穷小。IV、如果lim=1,就说β与α是等价的无
穷小,记作α~β(技巧:求两个无穷小之比的极限时,可用等价的无穷小来代替简化。)
I、如果lim
(2)、无穷大,极限为∞,则称函数为无穷大(当x→
x0或x→∞).
(3)、无穷大与无穷小的关系:互为倒数(f(x)≠0)8、极限的运算法则
(1)、如果limf(x)=A,limg(x)=B,则存在,且limg(x)。
(2)、如果limf(x)=A,limg(x)=B,则lim[f(x).g(x)]存在,且lim[f(x).g(x)]=A.B=limf(x).limg(x)。(特例:如果limf(x)存在,而n是正整数,则lim[f(x)]=[limf(x)]。
(3)、如果limf(x)=A,limg(x)=B,且B≠0,则lim[f(x)/g(x)]存在,且lim[f(x)/g(x)]=A/B=limf(x)/limg(x)。(4)、如果?(x)≥φ(x),而lim?(x)=a,limφ(x)=b,那幺,a≥b.9、极限存在准则
準则一:如果數列xn、yn及zn滿足下列條件:(1)、
yn≤xn≤zn(n=1,2,3…),(2)、
limyn=a,limzn=a,那麼數列xn的極限存在,且limxn=a。
推論:如果(1),當x屬於x0的r鄰域(或|x|&M)時,有g(x)≤f(x)≤h(x),(2),limg(x)=A,limh(x)=A,那麼limf(x)存在且为A。(夾逼準則)準則二:單調有界數列必有極限。兩个重要極限公式:lim10、函數的連續性概念Mark_Ma
=1;lim(1+)n=e
x→0n→∞xn
定義:設函數y=f(x)在點x0的某一鄰域內有定義,如果函數f(x)當x→
x0時的極限存在且等於它在x0點
處的函數值f(x0),即limf(x)=f(x0),那麼就稱函數f(x)在點x0連續。(也可用?x-?y或ε-δ定義)
連續和右連續的概念。間斷點類型:
(I)、第一類間斷點:(A)、可去間斷點,即左、右極限相等。(B)、跳躍間斷點,即左、右極限不相等。(II)、第二類間斷點:(A)、無窮間斷點,即極限为∞。(B)、振蕩間斷點。
連續函數的和、乘積、商均連續(分母不为0)反函數的連續性:
若原函數在某區間上單值、單增(減)且連續,則其反函數在對應區間上也單值、單增(減)且連續。複合函數極限与連續的關係:
若lim?(x)=a,而函數y=f(u)在u=a處連續,那麼複合函數極限存在,limf[?(x)]=f(a).
若函數u=?(x)在x=x0處連續,且?(x0)=u0,而函數y=f(u)在u=u0處連續,那麼複合函數,y=f[?(x)]
在x0也是連續的。
基本初等函數的連續性:在它們定義域內都是連續的。
初等函數的連續性:在它們定義區間內都是連續的。(提供了求極限的一個方法)閉區間上連續函數的性質:
(I)、最大值和最小值定理:在閉區間上連續的函數一定有最大值和最小值。而且也一定有界。(II)、零點定理:閉區間上連續的函數,若端點值异號,那麼在這開區間內,至少有一個零值點。(III)、介值定理:閉區間上連續的函數,若端點值为A和B,那麼在這開區間內,至少有一個點使得函數值介于A和B之間。(推論:閉區間上連續的函數必取得介于最大值M和最小值m之間的任何值。)
二、一元函數微分學
(一)、導數与微分
1、導數定義:設y=f(x)在點x0的某個領域內有定義,且當自變量x在x0處取得增量n(點x0+n仍在該領域內)時,相應的函數y取得增量m=f(x0+n)一f(x0);如果m与n之比當n趨向于0時的極限存在,則稱函數y=f(x)在點x0處可導,并稱這個極限为函數y=f(x)在點x0處的導數,記为y’|x=x0,即:
f(x0+n)-f(x0)mdydf(x)=lim,或f’(x0),|x=x0,|x=x0
n→0nn→0ndxdx
f(x+n)-f(x)
2、導函數定義:f’(x)=lim(注:在某點的極限過程中,x是常量,n是變量)
3、可導的充要條件:I、在x0處,左導數f’_(x0)和右導數f’+(x0)存在且相等。II、在開區間(a,b)
y’|x=x0=lim
內任意點都可導,且右導數f’+(a)和左導數f’_(b)存在,則f(x)在[a,b]上可導。4、切線方程:y-y0=f'(x0)(x-x0)
法線方程:y-
(x-x0)f'(x0)
5、可導与連續的關係:可導一定連續,連續不一定可導。
(無需換元)
7、複合函數的求導:複合前之各函數在其有效的定義域內可導,則複合函數也可導,且=
6、反函數的導數:反函數的導數等於直接函數導數的倒數。即
f'(x)=
8、高階導數:導數的導數。(需熟記基本初等函數的一階導數和部分的n階導數,見附件。)9、隱函數的導數求法:一般地,兩邊都對x求導即可。10、參數方程函數的導數:一般地,
=(/()(相關變化率:dy/dt和dx/dt)dxdtdt
11、微分:通俗說,自變量的增量即微分,記为:dy=f’(x)dx
微分不變性:無論u是自變量還是另一變量的可微函數,微分的形式dy=f’(u)du保持不變。微分近似計算公式:f(x)=f(x0)+f’(x0)(x-x0)(可取x0=0已簡化計算)
(二)、中值定理与導數應用
1、儸爾定理:如果函數f(x)在閉區間[a,b]上連續,在開區間(a,b)內可導,且在區間端點的函數值相等,即f(a)=f(b),那麼在(a,b)內至少有一點ξ(a&ξ&b),使得該點導數为零,即f’(ξ)=0.
2、拉格朗日中值定理:如果函數f(x)在閉區間[a,b]上連續,在開區間(a,b)內可導),那麼在(a,b)內至少有一點ξ(a&ξ&b),使等式f(b)-f(a)=f’(ξ)(b-a)成立。
3、柯西中值定理:如果函數f(x),F(x)在閉區間[a,b]上連續,在開區間(a,b)內可導),且F’(x)在(a,b)內的每一點都不为零,那麼在(a,b)內至少有一點ξ(a&ξ&b),使等式成立
4、儸比塔法則:lim
f(b)-f(a)f'(ξ)
F(b)-F(a)F'(ξ)
f(x)f'(x)0∞
=lim,條件:原式为或,其它部分如:0.∞,∞一∞,00,∞0
0∞F(x)F'(x)
也可適用。但后者不存在,并不表示前者不存在。
5、泰勒中值定理:如果函數f(x)在含有x0的某個開區間(a,b)內具有直到(n+1)階的導數,則當x在(a,b)內時,f(x)可表示为(x-x0)的一個n次多項式与一個余項之和:
f''(x0)fn(x0)2
f(x)=f(x0)+f'(x0)(x-x0)+(x-x0)+.....(x-x0)n+Rn(x),其中:
f(n+1)(ξ)
Rn(x)=(x-x0)n+1這裡ξ是x0与x之間的某個值。
6、麥克勞林公式:在上式中,令x0=0,并令ξ=θx(0&θ&1),則得本公式。
7、函數單調性判定法:如果函數f(x)在閉區間[a,b]上連續,在開區間(a,b)內可導。
(1)、如果在(a,b)內,f’(x)&0,那麼函數f(x)在閉區間[a,b]上單調增加。(2)、如果在(a,b)內,f’(x)&0,那麼函數f(x)在閉區間[a,b]上單調減少。
8、函數的极值:設函數f(x)在區間(a,b)上有定義,x0是(a,b)內的點,在這一點的去心鄰域內,(I),若f(x)&f(x0),則f(x0)为f(x)的一個极大值;(II),若f(x)&f(x0),則f(x0)为f(x)的一個极小值。定理1、极值點一定是駐點(導數为0的點)或連續點(若該點不可導),駐點不一定是极值點(如y=x3中,x=0點僅是駐點)
定理2(第一充分)、設f(x)在點x0的一個鄰域內可導且f’(x0)=0,(I),左側,f’(x)&0,右側,
f’(x)&0,則极大值,(II),左側,f’(x)&0,右側,f’(x)&0,則极小值,(III),左右側,恒正或恒負,非极值點.
定理3(第二充分)、設f(x)在點x0的一個鄰域內可導且f’(x0)=0,f’’(x0)≠0,那麼:(I),f’’(x0)&0,极大值,(II),f’’(x0)&0,极小值。
9、最大值和最小值:I、變區間連續,開區間可導,則端點值与极值相比較可得出。II、任意區間可導且只有一個駐點,且就是极值點,則其就是最值點。10、曲線的凹凸与拐點
凹凸定義:設f(x)在(a,b)內連續,如果對(a,b)內任意兩點x1和x2,恒有
f[(x1+x2)/2]&[f(x1)+f(x2)]/2,那麼其在(a,b)內的圖形是凹的;如果恒有大於,則是凸的。如果在[a,b]上連續,且在(a,b)內的圖形是凹(或凸)的,那麼就稱其在[a,b]上的圖形是凹(或凸)的。凹凸判定方法:用二階導數來判定。設f(x)在[a,b]上連續,在(a,b)內有一階和二階導數,則I,二階導數大於0,則在[a,b]是凹的,II,二階導數小於0,則在[a,b]是凸的.III、拐點,凹凸弧的分界點为拐點,其二階導數为0,但二階導數为0的點不一定是拐點。
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函數圖形描繪:確定定義域,求一、二階導數为0的實根,劃分定義域,確定升降、凹凸、极值點、拐點,確定水平、垂直漸進線,在補充一些點。11、曲率
弧微分:ds=+y'
|,其極限即为曲率。(圓,K=1/r)?s
平均曲率:單位弧段上切線轉角的大小,記为K,即K=|
|y''|(1+y'2)3/2
三、一元函數積分學
曲率公式:K=
曲率圓於曲率半徑
(一)、不定積分
1、原函數定義:如果在區間I內,可導函數F(x)的導數为f(x),則稱F(x)是f(x)在區間I上的原函數。連續函數一定有原函數。
2、不定積分定義:在區間I內,函數f(x)的帶有任意常項的原函數稱为f(x)在區間I內的不定積分,記作:
3、不定積分性質:I、函數的和的不定積分等於各個函數的不定積分的和。II、常數可提到外面。4、第一類換元積分法:設f(u)具有原函數,u=v(x)可導,則有換元公式:
5、第二類換元積分法:設x=v(t)是單調可導的,並且v’(t)≠0,又設f[v(t)]v’(t)有原函數,則有公式
∫f[v(x)]v'(x)dx=[∫f(u)du]
∫f(x)dx=[∫f[v(t)]v'(t)dt]
使用技巧:I、如果被積函數含有
a2-x2,可作代換x=II、如果被積函數含有x2+a2,
x2-a2,可作代換x=(實際中,需靈活)。
可作代換x=III、如果被積函數含有6、分部積分法:即
∫udv=uv-∫vdu
使用技巧:I、xusinx(cosx)和xuax類型,設冪函數xu=U;II、xulogax和xuarc()類型,設log或arc为U。
7、有理函數的積分。I、真分式可分解成多項式和假分式之和。II、若假分式分母Q(x)能分解成一次因式和二次質因式的乘積,則此式可分解成和的形式。III、若Q(x)含有因式(x一a)k,則分解后有
++...+;IV、若Q(x)含有因式(x2+px+q)k,且p2&4q,則分kk-1
x-a(x-a)(x-a)
Mx+N1M2x+N2Mkx+Nk
解后有下列之和:21++...;V、需求出待定系數A、
(x+px+q)k(x2+px+q)k-1x2+px+q
下列之和:
M、N等。VI、分解后,只出現多項式和
,最后者應用配方公式可求
:有理函數的原函數都是初等函數。)得,即x+px+q=(x+)+q-.(結論結論:有理函數的原函數都是初等函數。
8、三角函數的有理式積分。
I、定義:三角函數(均可化成sinx和cosx的形式)和常數經過有限次四則運算所構成的函數。II、規則,將正、余弦化成半角正切的形式,見下式。III、做變換,即可轉为有理式。
xx=sinx=2sincos=
x1-tg21-tg2
xx=cosx=cos2-sin2=
作u=tg(x/2)替換即可化簡为有理式。
9、簡單無理函數的積分
形如R(x,(二)、定積分1、定義:
ax+b)及R(x,n
)積分均可變量代換去根號變為有理式求積分,之後再代回。
f(x)dx=lim∑f(ξi)?xi
2、充分條件:I,設f(x)在[a,b]上連續,則在[a,b]上可積。II,有界,且只有有限間斷點,則可積3、定積分性質:5,6,7需a&b的條件。I,和差性,II,常數性,III,區間可分性,IV,若f(x)=1,
1dx=b-a,V,若f(x)≥0,則積分≥0,VI,m(b-a)≤∫f(x)dx≤M(b-a)
VII,(定積分中值定理)若連續,則至少存在一點ξ滿足
f(x)dx=f(ξ)(b-a)
4、積分上限函數及其導數,若f(x),在[a,b]連續,則積分上限函數Φ(x)=數,Φ'(x)=
f(t)dt在[a,b]上有導
f(t)dt=f(x)(x在[a,b]).∫adx
5、牛頓—萊布尼玆公式:若f(x)連續,則數。
f(x)dx=[F(x)]ba=F(a)-F(b),F(x)为其一原函
7、定積分的分部法:∫
6、定積分的換元法:
f(x)dx=∫f[Ψ(t)]d[Ψ(t)]=∫f[Ψ(t)]Ψ'(t)dt
udv=[uv]ba-∫vdu(均類似于不定積分的計算)。
8、廣義積分(若存在,則稱廣義積分收斂,否則稱它發散)I、無窮限的廣義積分:
f(x)dx=∫f(x)dx+∫
f(x)dx=lim
f(x)dx+lim∫f(x)dx
II、無界函數的廣義積分。(1),端點無界,在(a,b]上連續,a的右領域無界,其積分为廣義積
無界,則∫f(x)dx=∫
f(x)dx=lim
ε→+0a+ε
f(x)dx,(2),內點無界,在[a,b]上除c點外都連續(a&c&b),c的領域
f(x)dx+∫f(x)dx=lim∫
f(x)dx+lim
ε'→+0c+ε'
(三)、定積分的應用1、元素法。
2、平面面積:I,直角坐標,dA=f(x)dx,f(x)需挑選,II,參數方程。III,极坐標,
[?(θ)]2dθ。2
3、體積:I,旋轉體,dV=π[f(x)]dx,或dV=π[f(y)]dy,II,平行截面面積为已知的立體體積。
r=?(θ),dA=
4、平面曲線弧長,(定理:光滑曲線弧是可求長的,且ds=ds=+y'
(dx)2+(dy)2,I,直角坐標,
dx,II,參數方程,ds='2(t)+?'2(t)dt,III,极坐標,可化作II求解。
5、功、水壓力、和引力
I,變力沿直線做功,dW=f(s)ds,II,水壓力,p=ρgv,III,引力計算。6、平均值,I,函數的平均值,y=
f(x)dx,II,均方根(有效值),Y=f(t)dt∫∫aab-ab-a
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贡献者:ronaldo_ma
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3、数列的概念
  数列是一种特殊的函数,其定义域为全体或部分自然数。数列的通项公式A(N)就是一个函数,求出通项公式,等于求出了数列的任一项。数列的前N项和S(N)(N=1,2,。。。)构成了一个新的数列,知道S(N)的公式,通过A(1)=S(1),A(N)=S(N)-S(N-1)就能求出原数列的通项公式。
  mba数学主要考察等差数列和等比数列。有些数列不是等差数列或等比数列,但经过改造后可构造出等差数列或等比数列,如A(1)=1,A(N+1)=2A(N)+1。这个数列的每一项都加上1,就成为等比数列了,通项公式为2^N,因此原数列通项公式为:A(N)=2^N-1
  其他常见的数列包括A(N)=N^3,
A(N)=N!/(N-K)!,A(N)=1/[N(N-1)]等,都有相应的办法能处理。
  4、极限、连续、导数、积分的概念
  极限的概念是整个微积分的基础,需要深刻地理解,由极限的概念才能引出连续、导数、积分等概念。极限的概念首先是从数列的极限引出的。对于任意小的正数E,如果存在自然数M,使所有N》M时,|A(N)-A|都小于E,则数列的极限为A。极限不是相等,而是无限接近。而函数的极限是指在X0的一个临域内(不包含X0这一点),如果对于任意小的正数E,都存在正数Q,使所有(X0-Q,X0+Q)内的点,都满足|F(X)-A|《E,则F(X)在X0点的极限为A。很多求极限的题目都可以用极限的定义直接求出。
  例如F(X)=(X^2-3X+2)/(X-2),
X=2不在函数定义域内,但对于任何X不等于2,F(X)=X-1,因此在X无限接近2,但不等于2时,F(X)无限接近1,因此F(X)在2处的极限为1。
  连续的概念。如果函数在X0的极限存在,函数在X0有定义,而且极限值等于函数值,则称F(X)在X0点连续。以上的三个条件缺一不可。
  在上例中,F(X)在X=2时极限存在,但在X=2这一点没有定义,所以函数在X=2不连续;
  如果我们定义F(2)=1,补上“缺口”,则函数在X=2变成连续的;
  如果我们定义F(2)=3,虽然函数在X=2时,极限值和函数值都存在,但不相等,那么函数在X=2还是不连续。
  由连续又引出了左极限、右极限和左连续、右连续的概念。函数值等于左极限为左连续,函数值等于右极限为右连续。如果函数在X0点左右极限都存在,且都等于函数值,则函数在X=X0时连续。这个定义是解决分段函数连续问题的最重要的、几乎是唯一的方法。
  如果函数在某个区间内每一点都连续,在区间的左右端点分别左右连续(对闭区间而言),则称函数在这个区间上连续。
  导数的概念。导数是函数的变化率,直观地看是指切线的斜率。略有不同的是,切线可以平行于Y轴,此时斜率为无穷大,因此导数不存在,但切线存在。
  导数的求法也是一个极限的求法。对于X=X0,在X0附近另找一点X1,求X0与X1连线的斜率。当X1无限靠近X0,但不与X0重合时,这两点连线的斜率,就是F(X)在X=X0处的导数。关于导数的题目多数可用导数的定义直接解决。教科书中给出了所有基本函数的导数公式,如果自己能用导数的定义都推导一遍,理解和记忆会更深刻。其中对数的导数公式推导中用到了重要极限:limx--&0
(1+x)^(1/x)=e。
  导数同样分为左导数和右导数。导数存在的条件是:F(X)在X=X0连续,左右导数存在且相等。这个定义是解决分段函数可导问题的最重要的、几乎是唯一的方法。
  如果函数在某个区间内每一点都可导,在区间的左右端点分别左右导数存在(对闭区间而言),则称函数在这个区间上可导。
  复合函数的导数,例如f[u(x)],是集合A中的自变量x,产生微小变化dx,引起集合B中对应数u的微小变化du,u的变化又引起集合C中的对应数f(u)的变化,则复合函数的导函数f’[u(x)]=df(u)/dx=df(u)/du
* du/dx=f’(u)*u‘(x)
  导数在生活中的例子最常见的是距离与时间的关系。物体在极其微小的时间内,移动了极其微小的距离,二者的比值就是物体在这一刻的速度。对于自由落体运动,下落距离S=1/2gt^2,则物体在时间t0的速度为V(t0)=[S(t0+a)-S(t0)]/a,
当a趋近于0时的值,等于gt0; 而速度随时间的增加而增加,变化的比率g称为加速度。加速度是距离对时间的二阶导数。
  从直观上看,可导意味着光滑的、没有尖角,因为在尖角处左右导数不相等。有笑话说一位教授对学生抱怨道:“这饭馆让人怎么吃饭?你看这碗口,处处不可导!”
  积分的概念。从面积上理解,积分就是积少成多,把无限个面积趋近于0的线条,累积在一起,就成为大于0的面积。我们可以把一块图形分割为狭长的长方形(长方形的高度都取函数在左端或右端的函数值),分别计算各个长方形的面积再加总,可近似地得出图形的面积。当我们把长方形的宽度设定得越来越窄,计算结果就越来越精确,与图形实际面积的差距越来越小。如果函数的积分存在,则长方形宽度趋近于0时,求出的长方形面积总和的极限存在,且等于图形的实际面积。这里又是一个极限的概念。
  如果函数存在不连续的点,但在该点左右极限都存在,函数仍是可积的。只要间断点的个数是有限的,则它们代表的线条面积总和为0,不影响计算结果。
  在广义积分中,允许函数在无限区间内积分,或某些点的函数值趋向无穷大,只要积分的极限存在,函数都是可积的。
  严格地说,我们只会计算长方形的面积。从我们介绍的积分的求法看,我们实际上是把求面积化为了数列求和的问题,即求数列的前N项和S(N),在N趋近于无穷大时的极限。很多时候,求积分和求无限数列的和是可以相互转换的。当我们深刻地理解了积分的定义和熟练地掌握了积分公式之后,我们同样可用它来解决相当棘手的数列求和问题。
  例如:求LIM
N&正无穷大时,1/N*[1+1/(1+1/N)+1/(1+2/N)+。。。+1/(1+(N-1)/N)+1/2]的值。
  看似无从下手,可当我们把它转化为一连串的小长方形的面积之后,不禁会恍然大悟:这不是F(X)=1/X在[1,2]上的积分吗?从而轻松得出结果为ln2。
  除了基本的积分公式外,换元法和分步法是常用的积分方法。换元积分法的实质是把原函数化为形式简单的复合函数;分步积分法的要领是:在∫udv=uv-∫vdu中,函数u微分后应该变简单(比如次数降低),而函数v积分后不会变得更复杂。
  5、排列、组合、概率的概念
  排列、组合、概率都与集合密切相关。排列和组合都是求集合元素的个数,概率是求子集元素个数与全集元素个数的比值。
  以最常见的全排列为例,用S(A)表示集合A的元素个数。用1、2、3、4、5、6、7、8、9组成数字不重复的九位数,则每一个九位数都是集合A的一个元素,集合A中共有9!个元素,即S(A)=9!
  如果集合A可以分为若干个不相交的子集,则A的元素等于各子集元素之和。把A分成各子集,可以把复杂的问题化为若干简单的问题分别解决,但我们要详细分析各子集之间是否确无公共元素,否则会重复计算。
  集合的对应关系
  两个集合之间存在对应关系(以前学的函数的概念就是集合的对应关系)。如果集合A与集合B存在一一对应的关系,则S(A)=S(B)。如果集合B中每个元素对应集合A中N个元素,则集合A的元素个数是B的N倍(严格的定义是把集合A分为若干个子集,各子集没有共同元素,且每个子集元素个数为N,这时子集成为集合A的元素,而B的元素与A的子集有一一对应的关系,则S(A)=S(B)*N
  例如:从1、2、3、4、5、6、7、8、9中任取六个数,问能组成多少个数字不重复的六位数。
  集合A为数字不重复的九位数的集合,S(A)=9!
  集合B为数字不重复的六位数的集合。
  把集合A分为子集的集合,规则为前6位数相同的元素构成一个子集。显然各子集没有共同元素。每个子集元素的个数,等于剩余的3个数的全排列,即3!
  这时集合B的元素与A的子集存在一一对应关系,则
  S(A)=S(B)*3!
  S(B)=9!/3!
  组合与排列的区别在于,每一个组合中的各元素是没有顺序的。无论这些元素怎样排列,都只当作一种组合方式。所以在计算组合数的时候,只要分步,就意味有次序。取N次,N件物品的N!种排列方式都会被当作不同选法,该选法就重复计了N!次。比如10个球中任取三个球,取法应该是C(10,3),但如果先从10个中取一个,得C(10,1),再从9个中取一个得C(9,1),再从8个中取一个得C(8,1),再相乘结果成了P(10,3),结果增大了3!倍。
  概率的概念。在有限集合的情况下,概率是子集元素个数与全集元素个数的比值。在无限集合的情况下,概率是代表子集的点的面积与代表全集的点的面积的比值。
  概率分布函数可以描述概率分布的全貌。离散型的概率分布是一组数列,计算事件发生的概率、数学期望和方差都使用数列的计算方法。连续型的概率分布是一个函数,它等于概率密度函数的积分,计算事件发生的概率、数学期望和方差都使用积分的计算方法。
  概率的概念不难理解,解题能力决定于对数列和积分中的方法掌握的熟练程度。
  6、线性代数的相关概念
  向量是一组数,代表从原点向一个点引出的有方向的线段。在平面上容易理解,(X,Y)代表从原点从点(X,Y)引出的线段;三维空间中的向量也好理解,伸出胳膊随便指向一个方向,就是一个向量。超过三维的向量就只能靠想象了。
  向量之间线性相关的定义是这样的,对于向量B和一组向量A1,A2,。。。,AN,如果存在一组不全为0的数L1,L2,。。。,LN,使B=L1A1+L2A2+。。。+LNAN,则称向量B与向量组A线性相关,否则称向量B与向量组A线性无关。B与A线性相关,即B是A的一个线性组合。如三维空间中的任一向量K(X,Y,Z),都是向量组A1(1,0,0)、A2(0,1,0)、A3(0,0,1)的一个线性组合,因为K=XA1+YA2+ZA3。上述定义对解决线性相关的问题非常重要,必须深刻理解。
  极大无关组的概念。极大无关组是一组向量A1,A2,。。。,AN中选出的部分向量,组成新的向量组,假定叫向量组S。S满足:A中的任一向量都与S线性相关(保证S的极大性),S中的任一向量与S中其余的向量线性无关(保证S的无关性)。则S为A的一个极大无关组。
  向量组中可能存在多个极大无关组。假设三维空间中的所有向量组成一个向量组,则向量组A1(1,0,0)、A2(0,1,0)、A3(0,0,1)是其中的一个极大无关组。向量组B1(1,0,0)、B2(0,2,0)、B3(0,0,3)同样是极大无关组。只要选出的三个向量组成的行列式值不为0,就都是一个极大无关组。对于任意维空间,极大无关组可看作一组向量中选出的一组坐标系,每个向量都是这组坐标系中的一个点。
  矩阵是一组向量排成的长方形。这组向量中,极大无关组中含有的向量的个数称为矩阵的秩。如果每个向量都视为一条信息,矩阵的秩就是矩阵包含的信息量的条数。极大无关组之外的向量,代表无效信息,因为它们可以由极大无关组中的信息表示出来。
  理解了基本概念,对基本数学方法就更容易掌握。初等数学是高等数学的基础,高等数学除了多出新的概念之外,运用的都是初等数学的方法。数列和微积分又是概率论的基础。
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