高数

  • 线性齐次方程求解

  • 隐函数求偏导

  • 连续和偏导存在

  • 方向导数

  • 全微分

  • 多元函数极值

  • 二重积分

    {x^2或y^2}考虑极坐标替换
  • 二重积分的积分顺序变换

    后积先定限,限内画条线,先交下限写,后交上限见
  • n阶常系数齐次方程的解

  • 空间曲线的切线,或平面

    先求法向量
  • 高阶偏导

  • 隐函数存在定理

  • image.png

  • 二重积分不等式

    • \int_{a}^{b}f(x)\mathrm{d}x\cdot \int_{a}^{b}g(x)\mathrm{d}x=\iint\limits_{D}f(x)g(y)\mathrm{d}x\mathrm{d}y,D=[a,b]\times [a,b].\\
  • 二重积分对称性

    • 关于y=x对称,y和x可以轮换。
  • 是某二阶常系数线性微分方程的解

    • 先寻找每组公共项,再考虑余项
  • 二重积分换元极坐标记得dxdy=>d\sigma=>rd{\theta}d{r}(记得多乘r)

  • 三重积分的计算

    • 最后z
  • 线积分的对称性

    • 曲线积分
      • 第一类曲线积分
        • 普通对称

          • 第一类曲线积分是与方向无关的,当积分域D对称的前提下的.被积曲线需要关于X轴和Y轴对称,这是使用对称性的前提.具体的用法是

          如果积分区域关于X轴对称,函数关于Y是奇函数,则积分为零,
          如果被积函数是偶函数,则积分为对称区域上(一半)的两倍。

        • 轮换对称

          • 曲线积分满足的轮换对称性:积分曲线为u(x,y)=0,如果将函数u(x,y)=0中的x,y换成y,x后,仍满足u(y,x)= 0,那么在这个曲线上的积分满足关系式∫f(x,y)ds=∫f(y,x)ds

            设L是xoy面上的一条光滑或分段光滑的曲线弧,L对坐标x,y具有轮换对称性,f(x,y)在L上连续,则:

            第二类曲线积分
            普通对称
            如果被积函数在一个给定的积分域内,是关于某个轴的奇函数,则在这个轴上积分时,积分结果为零。(注意轴和对称的对应关系)
            若P关于x为奇函数,则∫P(x,y)dx=0;
            若Q关于y为奇函数,则∫Q(x,y)dy=0。

            如果调换我们之前提到的对称关系,即如果Q(x,y)是对dy积分,但Q(x,y)是对x轴有对称性,则可证明当Q(x,y)是关于x为偶函数时,有∫Q(x,y)dy =0。
            同理,若P(x,y)是对dx积分,但是对y轴呈对称性,则可证明,当P(x,y)是关于y的偶函数时,有∫P(x,y)dx=0。

            轮换对称
            设L是xoy面上的一条光滑或分段光滑的有向曲线弧,L对坐标x,y具有轮换对称性,f(x,y)在L上连续,则
            或者∫f(x,y)dx=-∫f(y,x)dy.(注意由于曲线积分的方向性,前面多了一个负号)

  • 旋度

  • 傅里叶级数

    • b_n奇延拓,a_n偶延拓
  • 三重积分的对称性

  • 转动惯量

    • I=\iiint\limits_{\Omega}d^{2}.\rho(x,y,z)dv,

    d^2=\frac{|n\times (x,y,z)|^2}{|n|^2}$$

  • 球坐标

    • {\displaystyle {r}={\sqrt {x^{2}+y^{2}+z^{2}}}}
    • {\displaystyle {\theta }=\arccos \left({\frac {z}{r}}\right)=\arcsin \left({\frac {\sqrt {x^{2}+y^{2}}}{r}}\right)=\arctan \left({\frac {\sqrt {x^{2}+y^{2}}}{z}}\right)}
    • {\displaystyle {\varphi }=\arccos \left({\frac {x}{r\sin \theta }}\right)=\arcsin \left({\frac {y}{r\sin \theta }}\right)=\arctan \left({\frac {y}{x}}\right)}
    • {\displaystyle x=r\sin \theta \cos \varphi }
    • {\displaystyle y=r\sin \theta \sin \varphi }
    • {\displaystyle z=r\cos \theta }
    • {\displaystyle \mathrm {d} V=r^{2}\sin \theta \,\mathrm {d} r\,\mathrm {d} \theta \,\mathrm {d} \varphi }

梯度,散度,旋度,拉普拉斯算子

梯度

  • {\displaystyle \nabla f={\begin{pmatrix}{\frac {\partial f}{\partial x}},{\frac {\partial f}{\partial y}},{\frac {\partial f}{\partial z}}\end{pmatrix}}={\frac {\partial f}{\partial x}}\mathbf {i} +{\frac {\partial f}{\partial y}}\mathbf {j} +{\frac {\partial f}{\partial z}}\mathbf {k} }

散度

  • {\displaystyle \oint _{S}{\mathbf {A} \cdot \mathrm {d} \mathbf {S} }=\iiint \limits _{\Delta V}\mathrm {div} \mathbf {A} \mathrm {d} V\;\;\;\;(1)}
  • {\displaystyle \iiint \limits _{\Delta V}\mathrm {div} \mathbf {A} \mathrm {d} V=\mathrm {(} \mathrm {div} \mathbf {A} \mathrm {)} _{x}\cdot |\Delta V|\;\;\;\;(2)}
  • {\displaystyle (\mathrm {div} \mathbf {A} )_{P}=\lim _{\Delta V\rightarrow P}{\frac {1}{|\Delta V|}}\oint _{S}{\mathbf {A} \cdot \mathrm {d} \mathbf {S} }=\lim _{\Delta V\rightarrow P}{\frac {\Delta \Phi }{|\Delta V|}}={\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} V}}}
  • 由此可见,散度是通量Φ{\textstyle \Phi }对曲面所围区域体积的变化率,也可看成通量在V中的分布密度。所以{\textstyle \mathrm {div} \mathbf {A} }也称为通量密度。
  • {\displaystyle \operatorname {div} \mathbf {A} =\nabla \cdot \mathbf {A} ={\frac {\partial A_{x}}{\partial x}}+{\frac {\partial A_{y}}{\partial y}}+{\frac {\partial A_{z}}{\partial z}}}

旋度

  • {\displaystyle \mathbf {curl\,} \ \mathbf {A} ={\boldsymbol {\nabla }}\times \mathbf {A} =\left({\frac {\partial A_{z}}{\partial y}}-{\frac {\partial A_{y}}{\partial z}}\right)\mathbf {i} +\left({\frac {\partial A_{x}}{\partial z}}-{\frac {\partial A_{z}}{\partial x}}\right)\mathbf {j} +\left({\frac {\partial A_{y}}{\partial x}}-{\frac {\partial A_{x}}{\partial y}}\right)\mathbf {k} }
  • {\displaystyle \mathbf {curl\,} \mathbf {A} ={\begin{vmatrix}\mathbf {i} &\mathbf {j} &\mathbf {k} \\{\frac {\partial }{\partial x}}&{\frac {\partial }{\partial y}}&{\frac {\partial }{\partial z}}\\A_{x}&A_{y}&A_{z}\end{vmatrix}}}

拉普拉斯算子

  • 梯度的散度
  • {\displaystyle \Delta f=\nabla ^{2}f=\nabla \cdot \nabla f}
  • {\displaystyle \Delta f={\frac {\partial ^{2}f}{\partial x^{2}}}+{\frac {\partial ^{2}f}{\partial y^{2}}}+{\frac {\partial ^{2}f}{\partial z^{2}}}.}

其他

  • 旋度的散度为0
  • 梯度的旋度为0向量

千里之行,始于足下