考研数学重要公式(共25页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上高等数学重要定理及公式专心-专注-专业作者：电子科技大学 通信学院 张宗卫说明：本文档是笔者在考研过程中花费将近一个月的时间，总结得出的数学（一）重要公式及一些推论，并使用word及MathType输入成文，覆盖了微积分、线性代数、概率论这些课程。因为时间有限，难免存在一些输入错误，请读者仔细对照所学知识，认真查阅。线性代数重要公式1. 矩阵与其转置矩阵关系： 2. 矩阵行列式： 3. 矩阵与其秩： 4.齐次方程组：非0解线性相关5.非齐次方程组：有解线性表出6.相似与合同：相似n阶可逆矩阵A,B如果存在可逆矩阵P使得则A与B相似，记作：；合同A,B为n阶矩阵，如果存

2、在可逆矩阵C使得则称A与B合同。（等价，A与B等价A与B能相互线性表出。）7，特征值与特征向量：，求解过程：求行列式 中参数即为特征值，再求解即可求出对应的特征向量。矩阵A的特征值与A的主对角元及行列式之间有以下关系：。上式中称为矩阵的迹。8. 特征值特征向量、相似之间的一些定理及推论：实对称矩阵A的互异特征值对应的特征向量线性无关；若n阶矩阵的特征值都是单特征根，则A能与对角矩阵相似；n阶矩阵A与对角矩阵相似的充分必要条件是对于A的每一个重特征根，齐次方程组的基础解析由个解向量组成即对应每一个重特征根。9. 实对称矩阵的特征值都是实数，如果A为一个实对称矩阵，那么对应于A的不同特征值的特征向

3、量彼此正交。任意n阶实对称矩阵A都存在一个n阶正交矩阵C，使得为对称矩阵。10. 施密特正交矩阵化方法：一般地，把线性无关向量组化为与之等价的标准正交向量组的施密特正交过程如下： 再令：则是一组与等价的标准正交向量组。11. 正交矩阵的定义：如果实矩阵A满足：则称A为正交矩阵。12. 设A，B为n阶方阵，如果存在可逆矩阵C，使得，则称A与B合同。13. 用正交变换化二次型为标准型步骤：a) 写出二次型对应的对称矩阵A；b) 求A的特征值和特征向量，（）；c) 将特征向量正交化（实对称矩阵的不同特征值对应的特征向量彼此正交，多重特征根在取特征向量时尽量取正交向量，方便计算）、单位化得d) 令 ，

4、 ，则，是正交变换，且。 14.如果任一非零向量X都使得二次型，则称之为正定二次型，对应的矩阵A为正定矩阵。二次型为正定矩阵的充要条件是矩阵A的特征值全部为正实数、正惯性指数是n、矩阵A与E合同、矩阵A的顺序主子式全大于零，且以上条件等价。概率论与数理统计重要知识点及公式：1. 条件概率：如果,则A与B独立。2. 常用概率公式：（对于给定如：这样的条件，常常通过画图（如下图）来解决，直观明了）BA 3. 全概率公式：4. 贝叶斯公式：（结合条件概率公式和全概率公式推导而出）5. 几个重要分布：a) 二项分布（n次重复，伯努利类型）：b) 泊松分布：二项分布当m,很大，p很小且时，c) 均匀分布

5、：d) 指数分布：e) 正态分布：6. 随机变量的数字特征：A） 数学期望：存在前提，要绝对可积，那么， ；B） 方差：C） 期望性质：，X，Y独立则D） 方差性质：,若X，Y相互独立则.。7. 常用分布数字特征：a) (0,1)分布b) b（n，p）二项分布c) 泊松分布d) 均匀分布：e) 指数分布：f) 正态分布：8. 协方差： 定义式 计算式 性 质 ： 9. 相关系数：10. 几种特殊函数的分布问题：a) 极值分布 b）和的分布：Z=X+Y分分布函数是一般的X与Y相互独立，且，则，其概率密度公式为：。c）商的分布 分布函数是：11. 参数估计：a) 矩估计方法：构造关于参数组成的k阶

6、原地矩与样本k阶原点矩之间的等式关系：，解此方程组解为就作为的矩估 计。b） 极大似然估计方法：基本思想是按照最大可能性的准则进行推断，把已经发生的事 件，看成最可能出现的事件，即认为它具有最大的可能性。求法，写出最大似然函数,并求最大似然函数的最大值点，一般取最大似然函数的 对数方便运算，即求解如下的似然方程组，似然方程组 的解可能不唯一，这时需要微积分知识进一步的判定哪一个是最大值点，若似然函数关于参数的导数不存在时，就无法得到似然方程组，因此必须回到极大似然股及的定义式直接求解。13. 矩估计的优良性：若则称是的无偏估计量，若是的无偏估计量，且则称为的最小无偏估计量。14. 数理统计概念

7、：（样本均值）（样本方差）（样本k阶原点矩）（样本k阶中心矩）15. 三个重要分布：a) 设n个相互独立并且都服从正态分布的随机变量记则称随机变量服从自由度为n的分布。对于给定的正数a(0a1),称满足关系式的数为的上侧临界值或上侧分位数。性质： 设相互独立，且则有 b） 设随机变量X与Y相互独立，记则随机变量T服从自由度为n的t分布。 c） 设随机变量X,Y相互独立，记则随机变量F服 从第一自由度为第二自由度为的F分布。16设是正太总体的样本，分别是样本均值和样本方差，则有与相互独立，则有 上式中，17. 设 和分别是来自正态总体的样本，并且它们相互独立，分别是这两组样本的均值和样本方差，则

8、有：A）B） 当时，其中， 。18.已知随机变量X的分布函数F(x),分布函数在x=a处不连续，则。（）19.概率密度函数满足：，通常用此条件求概率密度函数中的参数值。20.多重概率密度函数同样满足： G为积分空间.微积分部分：1，无穷小与无穷大：当时，有下列等价无穷小2，若则3. 导数概念：微分概念：称f(x)在可微，为的线性主部。切线方程：法线方程：4，极限存在的两个准则：单调有界准则，夹逼准则，两个重要极限。5.导数的四则运算法则：6，常用导数和不定积分： 对数求导法：求。解：1.两边同时取对数2.两边同时求导参数求导法：确定的求二阶导数：反函数求导：，高阶导数：基本积分公式：1. 将复

9、杂部分求导2. 主要处理根式部分3. 将复杂部分用新变量t替换4. 分部积分主要处理两类函数乘积的积分 5. 有理公式处理真分式积分。6. 万能代换。7.罗尔定理：且则使得8.看到函数值差，联想单拉格朗日定理用于求极限证明不等式。9.柯西定理：若且，则使得10. 驻点 ，的点；极值点，根据实际情况判断，通常看在两侧的一阶导数的正负性有次判断是极大值或极小值；拐点 ，拐点二阶导数，且在两侧二阶导数异号。11. 幂指数函数极限的一般处理方法：对于未定式，一般 12. 可分离变量微分方程： 解法13. 令有称之为其次方程，引入变量则带入方程得两边同时积分求解。14. 一阶线性非齐次方程：通解为：15

10、. 伯努利方程：，令则，即带入原式得。16. 型高阶微分方程求解：令则原式化为用上述方法求解可得，于是再积分可得17. 型高阶微分方程求解：可令，则于是变为求得通解为即，分离变量积分得。18. 二阶常系数齐次线性微分方程解法：（p，q为常数）即（D为微分算子），可得特征方程，特征方程的两个根为，分三种情况:a) 当解为b) 当解为c) 当，特征方程有一队共轭复根，则通解为19. 二阶线性非齐次线性方程的解法:一般形式（p、q为常数），p（x）是m次多项式1.不是对应的齐次方程的特征方程的根，则2.是单根，则对应的特解为3.是重根，则对应的特解为，其中是系数待定的m次多项式，而k按不是或是特征方

11、程的根分别取0或1.20. 多元函数微分：在点处的全微分，其中，。21. ，可由求得导函数，对于偏导数可由，求得。22. 空间曲线L的参数方程曲线上一点，则向量就是曲线L在点M处切线的方向向量，也称为切向量，于是在M点的切线方程为，法平面方程为。23. 空间曲线由两平面方程确定，则可确定曲线L：于是在点处的切向量为。24. 方向导数:设函数在点处可微，则函数在此点处存在沿任一方向的的方向导数，则方向导数，其中为方向上的方向余弦。25. 梯度：，它是一个向量，可将二元函数沿任一方向的方向导数写成向量内积的形式：，是与grad 之间的夹角。方向导数的最大值为，当，即的方向就是的方向时，最大，也就是

12、沿着梯度方向，函数的变化率最大，函数值增长最快。时，取负梯度方向-grad时，方向导数达到最小值也就是沿负梯度方向函数值减少最快。26. 极值的充分条件：设函数在点额某一邻域内具有二阶连续偏导数且有，令，函数在点的黑塞矩阵为：，则有一下结论：1）若则为正定矩阵，故为极小值。2）若则为负定矩阵，故为极大值。3）若则为不定矩阵，故为不是极值。27. 有界区域上的最大值与最小值：求出在D内所有的驻点和驻点处的函数值，求出在边界上的最大（小）值，对比上面求出的函数值，其中最大的就是在D上的最大值，最小的就是最小值。28. 条件极值和拉格朗日数乘法：在m个条件下的极值。求解步骤如下：a) 构造拉格朗日函

13、数：b) 对F求的偏导数并令其为零，即c) 求解。d) 根据问题性质判断是否为极值点。29.二重积分的计算，熟悉x型y型积分区域的计算，以及改变积分顺序。30.极坐标则，那么，使用时注意积分上下限的变换。31. 柱坐标下的极坐标变换：，那么。32. 球坐标下计算三重积分：， 则球坐标下三种积分的计算公式为：33. 曲线的弧长：曲线L：弧微分，则曲线弧段的长为；曲线参数方程，弧微元为，同理，三元函数有。平面曲线由确定，则长度为。34. 第一类曲线积分的计算：设函数平面弧线L上连续，L的参数方程为，则。35. 曲面S的方程为在上的投影为，函数在上具有连续的偏导数，则S为光滑曲面，则，同理在面上的投

14、影为，则有，在上的投影为，则有。36. 第一类曲面积分的计算:设函数在曲面S上连续，S的方程为，S在面上的投影区域为，函数在上具有一阶连续偏导数，则： 。37. 第二类曲线积分：38.对于计算公式可为。应用质点沿着曲线L运动，在场力 的作用下所做的功为 。39. 第二类曲面积分：曲面S，曲面面积微元向量，则：。40. 第二类曲面积分的计算分面投影法：将 的三项分别化在坐标平面上的二重积分，其中函数在S上连续，求解步骤：1）将被积函数中的变量z换为表示曲面的函数确定正负号，曲面S取上侧，即单位法向量与z轴的正向夹角为锐角，则取正号，若曲面S取下侧，即单位法向量与z轴的正向夹角为钝角，则取负号。2

15、）对函数在曲面S的投影区域上计算二重积分。3）同理：。41. 第二类曲面积分的计算合一投影法：将第二类曲面积分 中的三项都化为某一坐标平面上的二重积分。计算步骤：1. 计算法向量n并确定正负号，若曲面S取上侧，即法向量n与z轴的正向夹角为锐 角时，则取正号；若曲面S取下侧，即单位法向量n与z轴的正向夹角为钝角时，则 取负号。2. 将被积函数中的变量在z换为表示曲面的函数，并与向量或 做点积。3. 对点积或在曲面S的投影区域上计算二重积分。同理，投影到其他平面上有：，42. 微积分基本定理的推广：格林公式：设D是由分段光滑的曲线L围成的平面单连通区域，函数在D上具有一阶连续偏导。则有1式。其中L

16、是D的取正向的边界曲线。设D是由分段光滑的曲线与围成的平面复联通区域，函数在D上具有一阶连续偏导数，则有2式。其中是D的取正方向的外边界曲线，是D的取正向的内边界的曲线。1.2.高斯公式：设空间区域V是由分片光滑的闭曲面S所围成，函数在V上具有一阶连续偏导数则有右式成立，其中S是V的边界曲面的外侧。斯托克斯公式：设L为分段光滑的空间有向闭曲线，S为以L为边界额分片光滑的有向曲面，函数在包含曲面S在内的一个空间区域内有一阶连续偏导数，则有右式成立，其中，L的方向与S的侧符合右手规则，即用右手四指表示L的方向，大拇指的防线与曲面S的侧同向。通常写为：43. 曲线积分与路径的无关性：a) 设D为平面

17、上的单连通区域，函数 在D上具有一阶连续偏导数，则以下四个命题等价：i. 对于D内任一分段光滑的简单闭曲线L有： ii.曲线积分的值在D内与路径无关。iii.被积表达式在D内是某个二元函数的全微分，即iv.在D内每一点都满足 b）设G为空间一维单连通区域，函数，在G内有一阶 连续偏导，则以下四个命题等价： i.对于G内的任一分段光滑的简单闭曲线L，有 ii.曲线积分的值在G内与路径无关。 iii.被积表达式在G内是某个三元函数的全微分，即 iv。在G内每一点满足，即满，称函数，其积分路径可选取平行于坐标轴的折线，则44. 全微分方程：，求解方法：先积x，将y看做x的常数函数，或者使用积分路径无

18、关性来求解。45. 场论初步一个与时间无关的向量场可以用一个向量值函数，那么函数的梯度，它也是一个向量场，也称为梯度场。46. 通量与散度：给定向量场，S为场内某有向曲面，S上值顶一侧的单位法向量为，向量场沿曲面S的第二类曲面积分，称为向量场A通过有向曲面S制定一侧的通量。如果S是一分片光滑的闭曲面，为外法向量，V为S所包围的空间区域，由高斯公式，将 称为的散度，记于是高斯公式可以写成如下的向量形式： 。47. 级 数 的部分和数列，有极限S，即，则称级数收敛并称S为级数的和，记做：，如果部分和数列没有级数，则称级数发散。48. 常数项级数的性质：若收敛，收敛值S，则：收敛，收敛值为kS。若和

19、收敛，且收敛值分别为和则，收敛，其和为。另外在级数的前面部分去掉或者加上有限项，不改变级数的敛散性，然而在级数收敛的条件下，级数的和一般要改变。49.级数收敛的必要条件：设级数收敛，则。50. 正项级数的判敛法：若则称级数是正项级数。设是正项级数则级数收敛的充分必要条件为它的部分和数列有界。 1）比较判敛法:正项级数和且有，则有结论：1.如果级数发散则级数发散。2.如果级数收敛，则级数收敛。正项级数和，如果，则级数和同时收敛或者发散。 2)比值判敛法：设级数正项级数是正项级数，如果则当时级数正项级数收敛；当时，级数发散；当时，级数可能收敛也可能发散。 3）根值判敛法：设级数是正项级数，如果，则

20、当时级数收敛，当时，级数发散。当时级数可能发散也可能收敛。50. 交错级数的判敛法：设则称级数或者是交错级数。莱布尼茨判别法：若交错级数满足如下条件（1）.；（2）.；则级数是收敛的，且其和，其余项的绝对值。推论：若级数满足如下条件：1. 存在正整数N使得；2. ；则级数是收敛的。51.绝对收敛与条件收敛:设是任意实数，则级数是任意项级数，其中各项绝对值所构成的级数称为级数的绝对值级数。如果收敛，则级数也收敛，并称级数绝对收敛；如果级数发散，而级数发散，则称级数条件收敛。级数和级数都是绝对收敛的，且他们的和分别为S和，则他们的柯西乘积也是绝对收敛的，其和为。52.幂级数及其收敛区间:形如.其中

21、称做幂级数的系数.设幂级数如果或,则收敛半径R，当，当时，；当时，。53函数展开成幂级数：直接展开法，间接展开法。 泰勒级数： 在某个点内可展开成泰勒级数的充分必要条件为原函数的泰勒公式中的余项满足： 。如果函数在的区间能展开成泰勒级数，则右端的幂函数是唯一的。函数展开成幂级数的方法，直接展开法：1） 求函数的各阶导数2） 求各阶导函数在x=0处的函数值。3）写出幂级数，并求其收敛半径和收敛区间。间接展开法：从已知函数的展开式出发，通过运算或变量代换，求得另外一些函数的幂级数展开式。以下基本的幂级数展开式（由泰勒公式导出）：54. 三角级数相关：设是以为周期的周期函数，当函数展开成傅里叶级数时，有：a) 若函数是奇函数，则b）若函数是偶函数，则它的傅里叶级数系数为，编者的话：因为MathType版权的问题，在编辑级数相关内容时出现了一些格式上的问题，对阅读造成的不便我感到深深的抱歉。考研是考验一个人耐力和勇气的事，持之以恒，水滴石穿。每日机械式的复习或许让你感到烦躁，但请相信付出总会有收获的。一个人的福泽和苦难总是固定量的，今日多吃苦，明日少受罪，说到这，我想起一个平时很常见的问题：浪费粮食，这是在浪费自己明日的福泽啊。无论如何，既然选择了考研就坚持下去吧，行百里者半九十，不放弃，不松懈。朋友家人的支持也会是你不懈前行的动力。愿佛陀佑你！