第一章 函数 极限 连续

2023-11-20

第一章 函数 极限 连续

第一节 函数

一. 函数的概念及常见函数

1. 函数概念

函数的两个基本要素:对应关系、定义域

判断两函数相等:从函数的两基本要素入手,即两函数的对应关系(表达式)、定义域相同

对 于 任 意 x D , 变 量 x 按 照 一 定 的 对 应 法 则 f 总 有 一 个 确 定 的 数 值 y 与 其 对 应 , 称 y 是 x 的 函 数 。 记 y = f ( x ) , x ∈ D 定 义 域 D , 值 域 R f = f ( D ) = { y ∣ y = f ( x ) , x ∈ D } 对于任意x D,变量x按照一定的对应法则f总有一个确定的数值y与其对应,称y是x的函数。 \\ 记y = f(x), x \in D \\ 定义域D,值域R_f=f(D)=\{y|y=f(x), x \in D\} xDxfyyxy=f(x),xDDRf=f(D)={yy=f(x),xD}

二. 函数的性质(不含极限)

1. 单调性
1.2 单调性的判定
  1. 定义法
  2. 一阶导数法
2. 奇偶性
2.1 奇偶函数的定义
  1. f ( x ) f(x) f(x) D D D上为偶函数:
    $$

    1. 定义域D关于原点对称(若x \in D,则-x \in D) \
    2. f(-x) = f(x), x \in D
      $$
  2. f ( x ) f(x) f(x) D D D上为奇函数:
    $$

    1. 定义域D关于原点对称(若x \in D,则-x \in D)\
    2. f(-x) = -f(x), x \in D
      $$
2.2 奇偶函数的判定
  1. 定义法
  2. 运算性质
2.3 奇偶函数的运算性质
  1. 奇函数的图像关于坐标原点对称;偶函数的图像关于y轴对称。

  2. 奇函数的代数和仍为奇函数 [prove];偶函数的代数和仍为偶函数 [prove]。

    代数和:加减法

  3. 偶数个奇函数之积仍为偶函数 [prove];奇数个奇函数之积仍为奇函数 [prove]。

    由证明过程可知:无论偶数个/奇数个偶函数之积,结果仍为偶函数。

  4. 两个偶函数的积、商仍为偶函数 [prove];两个奇函数的积、商仍为偶函数 [prove]。

  5. 一个奇函数与一个偶函数的积、商为奇函数 [prove]。

  6. 奇函数 f ( x ) f(x) f(x)若在 x = 0 x=0 x=0处有定义,则 f ( 0 ) = 0 f(0)=0 f(0)=0 [prove]。

  7. 常见奇函数 sin ⁡ x , tan ⁡ x , arcsin ⁡ x , arctan ⁡ x , ln ⁡ 1 − x 1 + x , ln ⁡ ( ± x + 1 + x 2 ) , e x − 1 e x + 1 , f ( x ) − f ( − x ) \sin x, \tan x, \arcsin x, \arctan x, \ln \frac{1-x}{1+x}, \ln (\pm x + \sqrt{1+x^2}), \frac{e^x-1}{e^x+1}, f(x)-f(-x) sinx,tanx,arcsinx,arctanx,ln1+x1x,ln(±x+1+x2 ),ex+1ex1,f(x)f(x) [prove]。

  8. 常见偶函数 x 2 , ∣ x ∣ , cos ⁡ x , f ( x ) + f ( − x ) x^2, \lvert x \rvert, \cos x, f(x)+f(-x) x2,x,cosx,f(x)+f(x) [prove]。

PROVE

奇函数的代数和仍为奇函数 [context]
KaTeX parse error: No such environment: split at position 67: …\\ \quad \begin{̲s̲p̲l̲i̲t̲}̲ F(-x) &= \sum_…


偶函数的代数和仍为偶函数 [context]
KaTeX parse error: No such environment: split at position 67: …\\ \quad \begin{̲s̲p̲l̲i̲t̲}̲ F(-x) &= \sum_…


偶数个奇函数之积仍为偶函数 [context]
KaTeX parse error: No such environment: split at position 80: …\\ \quad \begin{̲s̲p̲l̲i̲t̲}̲ F(-x) &= \prod…



奇数个奇函数之积仍为奇函数 [context]
KaTeX parse error: No such environment: split at position 80: …\\ \quad \begin{̲s̲p̲l̲i̲t̲}̲ F(-x) &= \prod…



两个偶函数的积、商仍为偶函数 [context]
KaTeX parse error: No such environment: split at position 82: …\\ \quad \begin{̲s̲p̲l̲i̲t̲}̲ F(-x) &= \frac…



两个奇函数的积、商仍为偶函数 [context]
KaTeX parse error: No such environment: split at position 82: …\\ \quad \begin{̲s̲p̲l̲i̲t̲}̲ F(-x) &= \frac…



一个奇函数与一个偶函数的积、商为奇函数 [context]
KaTeX parse error: No such environment: split at position 96: …\\ \quad \begin{̲s̲p̲l̲i̲t̲}̲ F(-x) &= \frac…


奇函数 f ( x ) f(x) f(x)若在 x = 0 x=0 x=0处有定义,则 f ( 0 ) = 0 f(0)=0 f(0)=0 [context]
KaTeX parse error: No such environment: equation at position 83: …\ 当x=0时: \begin{̲e̲q̲u̲a̲t̲i̲o̲n̲}̲ \left\{ \begin…



常见奇函数: sin ⁡ x , tan ⁡ x , arcsin ⁡ x , arctan ⁡ x , ln ⁡ 1 − x 1 + x , ln ⁡ ( x + 1 + x 2 ) , e x − 1 e x + 1 , f ( x ) − f ( − x ) \sin x, \tan x, \arcsin x, \arctan x, \ln \frac{1-x}{1+x}, \ln (x + \sqrt{1+x^2}), \frac{e^x-1}{e^x+1}, f(x)-f(-x) sinx,tanx,arcsinx,arctanx,ln1+x1x,ln(x+1+x2 ),ex+1ex1,f(x)f(x) [context]
sin ⁡ x (1) \sin x \tag{1} \\ sinx(1)


ln ⁡ 1 − x 1 + x (5) \ln \frac{1-x}{1+x} \tag{5} ln1+x1x(5)

KaTeX parse error: No such environment: split at position 96: …\\ \quad \begin{̲s̲p̲l̲i̲t̲}̲ f(-x) &= \ln \…


ln ⁡ ( x + 1 + x 2 ) , ln ⁡ ( − x + 1 + x 2 ) (6) \ln (x+\sqrt{1+x^2}),\ln (-x+\sqrt{1+x^2}) \tag{6} ln(x+1+x2 )ln(x+1+x2 )(6)

KaTeX parse error: No such environment: split at position 129: …\\ \quad \begin{̲s̲p̲l̲i̲t̲}̲ f(-x) &= \ln (…


e x − 1 e x + 1 (7) \frac{e^x-1}{e^x+1} \tag{7} ex+1ex1(7)

KaTeX parse error: No such environment: split at position 126: …\\ \quad \begin{̲s̲p̲l̲i̲t̲}̲ f(-x) &= \frac…


f ( x ) − f ( − x ) (8) f(x)-f(-x) \tag{8} f(x)f(x)(8)

KaTeX parse error: No such environment: split at position 94: …\\ \quad \begin{̲s̲p̲l̲i̲t̲}̲ g(-x) &= f(-x)…



常见偶函数 x 2 , ∣ x ∣ , cos ⁡ x , f ( x ) + f ( − x ) x^2, \lvert x \rvert, \cos x, f(x)+f(-x) x2,x,cosx,f(x)+f(x) [context]
x 2 (1) x^2 \tag{1} x2(1)


∣ x ∣ (2) \vert x \vert \tag{2} x(2)

$$
已知:f(x)=\vert x \vert,D={x \vert x \in \mathbb{R} } \
证明:f(-x)=f(x),可得f(x)在D上为偶函数 \
\quad
\begin{equation}
f(x) =
\left{
\begin{aligned}
x \quad x>0 \
-x \quad x<0 \
0 \quad x=0
\end{aligned}
\right.
\end{equation} \
令x=-u,则
f(-u) =
\left{
\begin{aligned}
-u \quad -u>0 \
u \quad -u<0 \
0 \quad \quad u=0
\end{aligned}
\right.

\left{
\begin{aligned}
-u \quad u<0 \
u \quad u>0 \
0 \quad u=0
\end{aligned}
\right. \quad 得f(-u)=f(u)
$$


cos ⁡ x (3) \cos x \tag{3} cosx(3)


f ( x ) + f ( − x ) (4) f(x) + f(-x) \tag{4} f(x)+f(x)(4)

已 知 : g ( x ) = f ( x ) + f ( − x ) , x ∈ D 证 明 : g ( − x ) = g ( x ) , 可 得 g ( x ) 在 D 上 为 偶 函 数 g ( − x ) = f ( − x ) + f ( x ) = g ( x ) 已知:g(x)=f(x)+f(-x),x \in D \\ 证明:g(-x)=g(x),可得g(x)在D上为偶函数 \\ \quad g(-x) = f(-x) + f(x) = g(x) g(x)=f(x)+f(x)xDg(x)=g(x)g(x)Dg(x)=f(x)+f(x)=g(x)



$$

$$

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