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考研数学要背诵的知识点

秒杀序列

1.欧拉方程:直接代入 x 2 y ′ ′ ( x ) = y ′ ′ ( t ) − y ′ ( t ) , x y ′ ( x ) = y ′ ( t ) x^2y''(x)=y''(t)-y'(t),\quad xy'(x)=y'(t) x2y′′(x)=y′′(t)y(t)xy(x)=y(t)

2.有奇点要打洞: I = ± 分子的格林 r 2 × π a b I=±\dfrac{分子的格林}{r^2}×πab I=±r2分子的格林×πab。逆时针为负,顺时针为正



高等数学

初等数学

1. 1 + 2 2 + 3 2 + . . . + n 2 = 1 6 n ( n + 1 ) ( 2 n + 1 ) 1+2^2+3^2+...+n^2=\dfrac{1}{6}n(n+1)(2n+1) 1+22+32+...+n2=61n(n+1)(2n+1)

2. arcsin ⁡ x + arccos ⁡ x = π 2 \arcsin x+\arccos x=\dfrac{π}{2} arcsinx+arccosx=2π



第三章:中值定理

泰勒公式

e x = 1 + x + x 2 2 ! + x 3 3 ! + . . . + x n n ! + o ( x n ) e^x=1+x+\dfrac{x^2}{2!}+\dfrac{x^3}{3!}+...+\dfrac{x^n}{n!}+o(x^n) ex=1+x+2!x2+3!x3+...+n!xn+o(xn)

sin ⁡ x = x − x 3 3 ! + x 5 5 ! − . . . = x − x 3 6 + o ( x 3 ) \sin x=x-\dfrac{x^3}{3!}+\dfrac{x^5}{5!}-...=x-\dfrac{x^3}{6}+o(x^3) sinx=x3!x3+5!x5...=x6x3+o(x3)

1 1 − x = 1 + x + x 2 + x 3 + . . . + ( x ) n + o ( x n ) \dfrac{1}{1-x}=1+x+x^2+x^3+...+(x)^n+o(x^n) 1x1=1+x+x2+x3+...+(x)n+o(xn)

1 1 + x = 1 − x + x 2 − x 3 + . . . + ( − x ) n + o ( x n ) \dfrac{1}{1+x}=1-x+x^2-x^3+...+(-x)^n+o(x^n) 1+x1=1x+x2x3+...+(x)n+o(xn)

ln ⁡ ( 1 + x ) = x − x 2 2 + x 3 3 − x 4 4 + . . . + ( − 1 ) n + 1 x n n + o ( x n ) \ln(1+x)=x-\dfrac{x^2}{2}+\dfrac{x^3}{3}-\dfrac{x^4}{4}+...+(-1)^{n+1}\dfrac{x^n}{n}+o(x^n) ln(1+x)=x2x2+3x34x4+...+(1)n+1nxn+o(xn)


极值与拐点

极值点拐点
本质极值点是一维横坐标,极值是函数值(一维纵坐标)拐点是二维坐标
例如:x=a是f(x)的极值点,f(a)是极值例如:(a,f(a))是f(x)的拐点
求极值、求拐点极值必要条件:f '(x)=0拐点必要条件:f ''(x)=0
极值充分条件:①两侧一阶导数变号 ②二阶导不为0,f''(x)>0为极小值,f''(x)<0为极大值拐点充分条件:①f ''(x₀)=0,f '''(x₀)≠0 ②x₀左右两侧f ''(x)异号 ③f'(x)在x₀改变增减性

区分极值点与极值:
极值点:x=-1
极值:f(-1)=2是极大值



第四章:不定积分

1.不定积分公式
∫ sec ⁡ x d x = ln ⁡ ∣ sec ⁡ x + tan ⁡ x ∣ + C \int \sec x{\rm d}x=\ln|\sec x+\tan x|+C secxdx=lnsecx+tanx+C



第五章:定积分

1.定积分定义: ∫ a b f ( x ) d x = lim ⁡ λ → 0 ∑ i = 1 n f ( ξ i ) Δ x i \int_a^bf(x)dx=\lim\limits_{λ→0}\sum\limits_{i=1}^nf(ξ_i)Δx_i abf(x)dx=λ0limi=1nf(ξi)Δxi
将[0,1]n等分,得: ∫ 0 1 f ( x ) d x = lim ⁡ n → ∞ ∑ i = 1 n f ( i n ) ⋅ 1 n \int_0^1f(x)dx=\lim\limits_{n→∞}\sum\limits_{i=1}^nf(\dfrac{i}{n})·\dfrac{1}{n} 01f(x)dx=nlimi=1nf(ni)n1

2.换元法:有根号时,尽量换元去掉根号

3.分部积分原则:提到后面的v的顺序:三指幂对反

4.伽马函数: ∫ 0 + ∞ x n ⋅ e − x d x = n ! \int_0^{+∞}x^n·e^{-x}dx=n! 0+xnexdx=n!



第七章:微分方程

1.二阶齐次

特征方程 λ 2 + p r + q = 0 λ²+pr+q=0 λ2+pr+q=0的两个根 λ 1 , λ 2 λ_1,λ_2 λ1,λ2微分方程 y ′ ′ + p y + q = 0 y''+py+q=0 y′′+py+q=0的通解
r 1 ≠ r 2 r_1≠r_2 r1=r2 y = C 1 e r 1 x + C 2 e r 2 x y=C_1e^{r₁x}+C_2e^{r₂x} y=C1er1x+C2er2x  (C₁,C₂为任意常数)
r 1 = r 2 r_1=r_2 r1=r2 y = ( C 1 + C 2 x ) e r 1 x y=(C_1+C_2x)e^{r₁x} y=(C1+C2x)er1x  (C₁,C₂为任意常数)
r 1 , 2 = α ± β i r_{1,2}=α±βi r1,2=α±βi y = e α x ( C 1 c o s β x + C 2 s i n β x ) y=e^{αx}(C_1cosβx+C_2sinβx) y=eαx(C1cosβx+C2sinβx)  (C₁,C₂为任意常数)

2.二阶非齐次
(1) f ( x ) = P m ( x ) e λ x f(x)=P_m(x)e^{λx} f(x)=Pm(x)eλx
①先求二阶齐次的特征方程,求出特征根 r₁ r₂,对比λ是否为为特征根
特解可设为 y ∗ = x k e λ x P m ( x ) y*=x^ke^{λx}P_m(x) y=xkeλxPm(x)
k = { 0 , λ 不是特征方程的根 1 , λ 是特征方程的单根 2 , λ 是特征方程的重根 k=\left\{\begin{aligned} 0 & \quad ,λ不是特征方程的根 \\ 1 & \quad ,λ是特征方程的单根 \\ 2 & \quad ,λ是特征方程的重根 \end{aligned}\right. k= 012,λ不是特征方程的根,λ是特征方程的单根,λ是特征方程的重根


3.欧拉方程
x = e t x=e^t x=et,不难得出,直接代入原方程: x 2 y ′ ′ ( x ) = y ′ ′ ( t ) − y ′ ( t ) , x y ′ ( x ) = y ′ ( t ) x^2y''(x)=y''(t)-y'(t),xy'(x)=y'(t) x2y′′(x)=y′′(t)y(t)xy(x)=y(t)





第八章:空间解析几何

1.锥面 z 2 = x 2 + y 2 z²=x²+y² z2=x2+y2,上半锥面: z = x 2 + y 2 z=\sqrt{x²+y²} z=x2+y2



第九章:多元微分 及其 几何应用

1.方向导数:
(1)二元方向导数: ∂ f ∂ l = f x ′ cos ⁡ α + f y ′ cos ⁡ β \dfrac{∂f}{∂l}=f'_x\cos α+f'_y\cosβ lf=fxcosα+fycosβ

(2)三元方向导数: ∂ f ∂ l = f x ′ cos ⁡ α + f y ′ cos ⁡ β + f z ′ cos ⁡ γ \dfrac{∂f}{∂l}=f'_x\cosα+f'_y\cosβ+f'_z\cosγ lf=fxcosα+fycosβ+fzcosγ


2.梯度梯度就是 对应偏导 +   i ⃗ j ⃗ k ⃗ + \ \vec{i} \quad \vec{j} \quad \vec{k} + i j k
(1)二元梯度: g r a d ⃗ f = f x ′ i ⃗ + f y ′ j ⃗ \vec{grad}f=f'_x\vec{i}+f'_y\vec{j} grad f=fxi +fyj
(2)三元梯度: g r a d ⃗ f = f x ′ i ⃗ + f y ′ j ⃗ + f z ′ k ⃗ \vec{grad}f=f'_x\vec{i}+f'_y\vec{j}+f'_z\vec{k} grad f=fxi +fyj +fzk


3.方向导数与梯度的关系:最大方向导数,即为梯度的模



第十章:重积分

1.三维形心坐标 x ˉ = ∭ Ω x d v ∭ Ω d v , y ˉ = ∭ Ω y d v ∭ Ω d v , z ˉ = ∭ Ω z d v ∭ Ω d v \bar{x}=\dfrac{\iiint\limits_Ωx{\rm d}v}{\iiint\limits_Ω{\rm d}v},\bar{y}=\dfrac{\iiint\limits_Ωy{\rm d}v}{\iiint\limits_Ω{\rm d}v},\bar{z}=\dfrac{\iiint\limits_Ωz{\rm d}v}{\iiint\limits_Ω{\rm d}v} xˉ=ΩdvΩxdvyˉ=ΩdvΩydvzˉ=ΩdvΩzdv

2.投影法(先单后重): ∭ Ω f ( x , y , z ) d v = ∬ D d x d y ∫ z 1 z 2 f ( x , y , z ) d z \iiint\limits_Ωf(x,y,z){\rm d}v=\iint\limits_D{\rm d}x{\rm d}y\int_{z_1}^{z_2}f(x,y,z){\rm d}z Ωf(x,y,z)dv=Ddxdyz1z2f(x,y,z)dz

3.截面法(先重后单): ∭ Ω f ( x , y , z ) d v = ∫ z 1 z 2 d z ∬ D z f ( x , y , z ) d x d y \iiint\limits_Ωf(x,y,z){\rm d}v=\int_{z_1}^{z_2}dz\iint\limits_{D_z}f(x,y,z){\rm d}x{\rm d}y Ωf(x,y,z)dv=z1z2dzDzf(x,y,z)dxdy

对于f里只含z的三重积分,建议使用截面法: ∭ Ω f ( z ) d v = ∫ z 1 z 2 f ( z ) d z ∬ D z d x d y = ∫ z 1 z 2 f ( z ) ⋅ D z d z \iiint\limits_Ωf(z){\rm d}v=\int_{z_1}^{z_2}f(z)dz\iint\limits_{D_z}{\rm d}x{\rm d}y=\int_{z_1}^{z_2}f(z)·D_zdz Ωf(z)dv=z1z2f(z)dzDzdxdy=z1z2f(z)Dzdz



第十一章:曲线积分与曲面积分

1.散度div:  d i v A = ∂ P ∂ x + ∂ Q ∂ y + ∂ R ∂ z div A = \dfrac{∂P}{∂x}+ \dfrac{∂Q}{∂y}+ \dfrac{∂R}{∂z} divA=xP+yQ+zR

2.旋度rot:  r o t F = ∣ i ⃗ j ⃗ k ⃗ ∂ ∂ x ∂ ∂ y ∂ ∂ z P Q R ∣ rotF=\left|\begin{array}{ccc} \vec{i} & \vec{j} & \vec{k} \\ \frac{∂}{∂x} & \frac{∂}{∂y} & \frac{∂}{∂z}\\ P&Q&R \end{array}\right| rotF= i xPj yQk zR

3.有奇点要打洞
①令 P ( x , y ) = . . . , Q ( x , y ) = . . . P(x,y)=...,Q(x,y)=... P(x,y)=...Q(x,y)=...
( x , y ) ≠ ( 0 , 0 ) (x,y)≠(0,0) (x,y)=(0,0)时,有 ∂ Q ∂ x = . . . = ∂ P ∂ y \dfrac{∂Q}{∂x}=...=\dfrac{∂P}{∂y} xQ=...=yP

②作L₀:分母= r²,即…=1 (r>0且L₀位于L内,取和L相同的方向,一般为逆时针)
L 0 − L₀^- L0 L L L围成的区域为D₁,L₀围成的区域为D₂
由格林公式得: ∮ L + L 0 − . . . = ∬ D ( ∂ Q ∂ x − ∂ P ∂ y ) d x d y = 0 \oint_{L+L₀^-}...=\iint\limits_D(\dfrac{∂Q}{∂x}-\dfrac{∂P}{∂y})dxdy=0 L+L0...=D(xQyP)dxdy=0
∴ ∮ L 分子 分母 = ∮ L 0 分子 分母 = 1 r 2 ∮ L 0 分子 = 1 r 2 ∬ D 2 分子 d x d y ∴\oint_L\dfrac{分子}{分母}=\oint_{L₀}\dfrac{分子}{分母}=\dfrac{1}{r²}\oint_{L₀}分子=\dfrac{1}{r²}\iint\limits_{D₂}分子dxdy L分母分子=L0分母分子=r21L0分子=r21D2分子dxdy,再用格林。


4.曲面的质量(一类面): m = ∬ Σ ρ ( x , y , z ) d S m=\iint\limits_Σρ(x,y,z)dS m=Σρ(x,y,z)dS



6种积分的计算

1.二重积分
①直角坐标:X型区域、Y型区域
②极坐标
③二重积分中值定理

2.三重积分
①投影法
②截面法
③柱面坐标
④球面坐标

3.对弧长的曲线积分
ds公式:  d s = { 1 + y ′ 2   d x 一元函数 x ′ 2 ( t ) + y ′ 2 ( t )   d t 参数方程 ρ 2 ( θ ) + ρ ′ 2 ( θ )   d θ 极坐标 ds=\left\{\begin{aligned} \sqrt{1+y'^2}\ dx && 一元函数 \\ \sqrt{x'^2(t)+y'^2(t)}\ dt &&参数方程\\ ρ^2(θ)+ρ'^2(θ)\ dθ &&极坐标 \end{aligned}\right. ds= 1+y′2  dxx′2(t)+y′2(t)  dtρ2(θ)+ρ′2(θ) dθ一元函数参数方程极坐标

4.对坐标的曲线积分(第二类曲线积分)
平面曲线
格林公式(补线段、有奇点要打洞)
②参数方程

空间曲线:
①降维用格林公式(代入z=z(x,y)消z)
②斯托克斯公式 (求法向量单位化得 cosα cosβ cosγ)
③参数方程

5.对面积的曲面积分
dS公式:   d S = 1 + z x ′ 2 + z y ′ 2   d x d y dS=\sqrt{1+z_x'^2+z_y'^2}\ {\rm d}x{\rm d}y dS=1+zx′2+zy′2  dxdy

6.对坐标的曲面积分
①转换投影法: ∬ Σ P d y d z + Q d z d x + R d x d y = ± ∬ D x y [ P ⋅ ( − z x ) + Q ⋅ ( − z y ) + R ] d x d y \iint\limits_ΣPdydz+Qdzdx+Rdxdy=±\iint\limits_{D_{xy}}[P·(-z_x)+Q·(-z_y)+R]dxdy ΣPdydz+Qdzdx+Rdxdy=±Dxy[P(zx)+Q(zy)+R]dxdy(上侧取正)
②高斯公式(补面)

(1)六种均可用的:对称性(奇偶对称性、轮换对称性)
(2)四种曲线曲面积分可用的:代入法


9种方法计算曲线曲面积分:
①ds ②dS ③④⑤三大公式 ⑥参数方程 ⑦转换投影法 ⑧对称性(奇偶对称性、轮换对称性) ⑨代入法




第十二章:无穷级数

1.幂级数求和:


2.特殊的级数
(1)p级数:   ∑ n = 1 ∞ 1 n p \sum\limits_{n=1}^∞\dfrac{1}{n^p} n=1np1         { p > 1 , 收敛 0 < p ≤ 1 , 发散 \left\{\begin{aligned} p>1 ,& 收敛\\ 0<p≤1 ,& 发散 \end{aligned}\right. {p>10<p1收敛发散

(2)交错p级数: ∑ n = 1 ∞ ( − 1 ) n − 1 1 n p \sum\limits_{n=1}^∞(-1)^{n-1}\dfrac{1}{n^p} n=1(1)n1np1 { p > 1 , 绝对收敛 0 < p ≤ 1 , 条件收敛 \left\{\begin{aligned} p>1, & 绝对收敛 \\ 0<p≤1, & 条件收敛 \end{aligned}\right. {p>10<p1绝对收敛条件收敛


3.傅里叶系数:
{ a n = 1 π ∫ − π π f ( x ) cos ⁡ n x d x ( n = 0 , 1 , 2 , 3 , . . . ) b n = 1 π ∫ − π π f ( x ) sin ⁡ n x d x ( n = 1 , 2 , 3 , . . . ) \left\{\begin{aligned} a_n=\frac{1}{π}\int_{-π}^{π}f(x)\cos nx{\rm d}x \quad (n=0,1,2,3,...)\\ b_n=\frac{1}{π}\int_{-π}^{π}f(x)\sin nx{\rm d}x \qquad (n=1,2,3,...) \end{aligned}\right. an=π1ππf(x)cosnxdx(n=0,1,2,3,...)bn=π1ππf(x)sinnxdx(n=1,2,3,...)

傅里叶级数:
f ( x ) = a 0 2 + ∑ n = 1 ∞ ( a n cos ⁡ n x + b n sin ⁡ n x ) f n ( x ) = a 0 2 + ∑ k = 1 n ( a k cos ⁡ k x + b k sin ⁡ k x ) f 1 ( x ) = a 0 2 + a 1 cos ⁡ x + b 1 sin ⁡ x f(x)=\frac{a_0}{2}+\sum_{n=1}^∞(a_n\cos nx+b_n\sin nx)\\[5mm] f_n(x)=\frac{a_0}{2}+\sum_{k=1}^n(a_k\cos kx+b_k\sin kx)\\[1mm] f_1(x)=\frac{a_0}{2}+a_1\cos x+b_1\sin x f(x)=2a0+n=1(ancosnx+bnsinnx)fn(x)=2a0+k=1n(akcoskx+bksinkx)f1(x)=2a0+a1cosx+b1sinx


狄利克雷收敛定理:
S ( x ) = { f ( x ) , x 为连续点 f ( x − ) + f ( x + ) 2 , x 为间断点 S(x)=\left\{\begin{aligned} f(x) \quad \qquad ,& x为连续点 \\ \dfrac{f(x^-)+f(x^+)}{2},& x为间断点 \end{aligned}\right. S(x)= f(x)2f(x)+f(x+)x为连续点x为间断点



线性代数

等价条件

1. ①|A|≠0,A可逆
⇦⇨②r(A)=n,A满秩
⇦⇨③α₁,α₂,…αn线性无关
⇦⇨④Ax=0仅有零解

2. ①|A|=0,A不可逆
⇦⇨②r(A)<n,A不满秩
⇦⇨③α₁,α₂,…αn线性相关
⇦⇨④Ax=0有非零解


第一章:行列式

行列式的性质

1.若A为n阶方阵,则 ∣ k A ∣ = k n ∣ A ∣ |kA|=k^n|A| kA=knA
2. ∣ A ∗ ∣ = ∣ A ∣ n − 1 |A^*|=|A|^{n-1} A=An1

3.分块矩阵的行列式:
(1)副对角线
若A为n阶矩阵,B为m阶矩阵,则 ∣ O B A C ∣ = ∣ C B A O ∣ = ( − 1 ) m n ∣ A ∣ ∣ B ∣ \left|\begin{array}{cc} O & B \\ A & C \end{array}\right|=\left|\begin{array}{cc} C & B \\ A & O \end{array}\right|=(-1)^{mn}|A||B| OABC = CABO =(1)mnA∣∣B


第二章:矩阵

伴随矩阵A*

1.若 A = ( a 11 a 12 a 13 a 21 a 22 a 23 a 31 a 32 a 33 ) A=\left(\begin{array}{ccc} a_{11} & a_{12} & a_{13}\\ a_{21} & a_{22} & a_{23}\\ a_{31} & a_{32} & a_{33} \end{array}\right) A= a11a21a31a12a22a32a13a23a33 ,则 A ∗ = ( A 11 A 21 A 31 A 12 A 22 A 32 A 13 A 23 A 33 ) A^*=\left(\begin{array}{ccc} A_{11} & A_{21} & A_{31}\\ A_{12} & A_{22} & A_{32}\\ A_{13} & A_{23} & A_{33} \end{array}\right) A= A11A12A13A21A22A23A31A32A33

2. ∣ A ∗ ∣ = A n − 1 |A^*|=A^{n-1} A=An1



第四章:方程组

1.非齐次线性方程组AX=β解的判别:
r ( A ) < r ( A , β ) r(A)<r(A,β) r(A)<r(A,β),非齐次线性方程组AX=β无解β不能由α₁,α₂,α₃线性表示
r ( A ) = r ( A , β ) r(A)=r(A,β) r(A)=r(A,β),非齐次线性方程组 AX=β有解,β可由α₁,α₂,α₃线性表示
r ( A ) = r ( A , β ) = n r(A)=r(A,β)=n r(A)=r(A,β)=n,非齐次线性方程组AX=β有唯一解,β可由α₁,α₂,α₃线性表示且表示法唯一
r ( A ) = r ( A , β ) < n r(A)=r(A,β)<n r(A)=r(A,β)<n,非齐次线性方程组AX=β有无穷多解,β可由α₁,α₂,α₃线性表示且表示法不唯一



第五章:特征值与相似矩阵

相似

1.特征值、特征向量的定义: A ξ = λ ξ ⇦⇨ ( λ E − A ) ξ = 0 Aξ=λξ \quad ⇦⇨\quad (λE-A)ξ=0 Aξ=λξ⇦⇨(λEA)ξ=0

2.相似的定义: P − 1 A P = B P^{-1}AP=B P1AP=B,则 A ∼ B A\sim B AB

相似对角化

1.可相似对角化的定义: P − 1 A P = Λ = ( λ 1 λ 2 λ 3 ) , A ∼ Λ P^{-1}AP=Λ=\left(\begin{array}{cc} λ₁ & & \\ & λ₂ & \\ & & λ₃\\ \end{array}\right),A\sim Λ P1AP=Λ= λ1λ2λ3 AΛ

2.n阶矩阵A可相似对角化的条件

n阶矩阵A可相似对角化的条件
充分条件①A为实对称矩阵
②A有n个互异的特征值
充要条件①A有n个线性无关的特征向量
②A的每一个k重特征值,都有k个线性无关的特征向量
【2重根,要有2个线性无关的特征向量,n-r(λE-A)=3-1=2 ∴r(λE-A)=1】

5.施密特正交化:
β 1 = α 1 β₁=α₁ β1=α1

β 2 = α 2 − ( α 2 , β 1 ) ( β 1 , β 1 ) β 1 β₂=α₂-\dfrac{(α₂,β₁)}{(β₁,β₁)}β₁ β2=α2(β1,β1)(α2,β1)β1

β 3 = α 3 − ( α 3 , β 1 ) ( β 1 , β 1 ) β 1 − ( α 3 , β 2 ) ( β 2 , β 2 ) β 2 β₃=α₃-\dfrac{(α₃,β₁)}{(β₁,β₁)}β₁-\dfrac{(α₃,β₂)}{(β₂,β₂)}β₂ β3=α3(β1,β1)(α3,β1)β1(β2,β2)(α3,β2)β2


6.标准形:
二次型在正交变换下得到的标准形的系数,是矩阵的特征值。

7.秩为1的实对称矩阵的特征值:λ₁=tr(A),λ₂=λ₃=0

8.行和相等为2:则2为A的一个特征值,其对应特征向量为 ( 1 1 1 ) \left(\begin{array}{c} 1 \\ 1 \\ 1 \end{array}\right) 111





概率论与数理统计

第二章:一维随机变量及其分布

1.概率
P { X ≤ a } = F ( a ) P\{X≤a\}=F(a) P{Xa}=F(a)
P { X > a } = 1 − P { X ≤ a } = 1 − F ( a ) P\{X>a\}=1-P\{X≤a\}=1-F(a) P{X>a}=1P{Xa}=1F(a)
P P P{ a < X ≤ b a<X≤b a<Xb } = F ( b ) − F ( a ) = ∫ a b f ( x ) d x = F(b)-F(a) =\int_a^bf(x)dx =F(b)F(a)=abf(x)dx

F ( x ) = ∫ − ∞ x f ( t ) d t F(x)=\int_{-∞}^xf(t)dt F(x)=xf(t)dt

f ( x ) = F ′ ( x ) f(x)=F'(x) f(x)=F(x)


2.泊松分布
①分布律: P { X = k } = λ k k ! e − λ ( k = 0 , 1 , 2 , . . . , n , . . . ) P\{X=k\}=\dfrac{λ^k}{k!}e^{-λ} \qquad (k=0,1,2,...,n,...) P{X=k}=k!λkeλ(k=0,1,2,...,n,...)
②数学期望:E(X)=D(X)=λ


3.指数分布的概率密度: f ( x ) = { λ e − λ x , x > 0 0 , x ≤ 0 f(x)=\begin{cases} λe^{-λx}, & x>0\\ 0, & x≤0 \end{cases} f(x)={λeλx,0,x>0x0

4.正态分布的概率密度: f ( x ) = 1 2 π σ e − ( x − μ ) 2 2 σ 2 f(x)=\dfrac{1}{\sqrt{2π}σ}e^{-\frac{{(x-μ^)}^2}{2σ^2}} f(x)=2π σ1e2σ2(xμ)2

x = μ x=μ x=μ时,f(x)取最大值 f ( μ ) = 1 2 π σ f(μ)=\dfrac{1}{\sqrt{2π}σ} f(μ)=2π σ1,只与 σ σ σ有关。


5.标准正态分布的概率密度: φ ( x ) = 1 2 π e − x 2 2 φ(x)=\dfrac{1}{\sqrt{2π}}e^{-\frac{x^2}{2}} φ(x)=2π 1e2x2

Φ ( − x ) = 1 − Φ ( x ) Φ(-x)=1-Φ(x) Φ(x)=1Φ(x)


6.最大最小值函数
P { m a x { X , Y } ≤ a } = P { X ≤ a , Y ≤ a } P\{max\{X,Y\}≤a\}=P\{X≤a,Y≤a\} P{max{X,Y}a}=P{XaYa}

P { m i n { X , Y } ≥ a } = P { X ≥ a , Y ≥ a } P\{min\{X,Y\}≥a\}=P\{X≥a,Y≥a\} P{min{X,Y}a}=P{XaYa}

最小值函数习题:660 T443、T450



第三章:多维随机变量及其分布

1.分布函数 F(x)、F(x,y)

定义法求分布函数F(x)、F(x,y):
F X ( x ) = P { X ≤ x } F_X(x)=P\{X≤x\} FX(x)=P{Xx}
F ( x , y ) = P { X ≤ x , Y ≤ y } F(x,y)=P\{X≤x,Y≤y\} F(x,y)=P{XxYy}


2.概率密度 f(x)、f(x,y)

1.f(x,y)的概念:
F ( x , y ) = ∫ − ∞ y ∫ − ∞ x f ( u , v ) d u d v F(x,y)=\int_{-∞}^y\int_{-∞}^xf(u,v)dudv F(x,y)=yxf(u,v)dudv,称f(x,y)二维随机变量(X,Y)的概率密度随机变量X和Y的联合概率密度

2.f(x,y)的性质:
二维连续型随机变量的概率密度: P { ( X , Y ) ∈ D } = ∬ D f ( x , y ) d x d y P\{(X,Y)∈D\}=\iint\limits_Df(x,y){\rm d}x{\rm d}y P{(X,Y)D}=Df(x,y)dxdy

举例: 若 Z = X 2 + Y 2 ,则 F Z ( z ) = P { Z ≤ z } = P { X 2 + Y 2 ≤ z } = ∬ x 2 + y 2 ≤ z f ( x , y ) d x d y 若Z=X^2+Y^2,则F_Z(z)=P\{Z≤z\}=P\{X^2+Y^2≤z\}=\iint\limits_{x^2+y^2≤z}f(x,y)dxdy Z=X2+Y2,则FZ(z)=P{Zz}=P{X2+Y2z}=x2+y2zf(x,y)dxdy


3.独立性

F ( x , y ) = F X ( x ) ⋅ F Y ( y ) ⇔ X , Y 独立 F(x,y)=F_X(x)·F_Y(y)\Leftrightarrow X,Y独立 F(x,y)=FX(x)FY(y)X,Y独立



第四章:数字特征

1.数学期望
E ( X ) = { ∑ k = 1 ∞ x k p k ,离散型 ∫ − ∞ + ∞ x f ( x ) d x ,连续型 E(X)=\left\{\begin{aligned} \sum\limits_{k=1}^∞x_kp_k \qquad&\quad ,离散型 \\ \int_{-∞}^{+∞}xf(x)dx &\quad ,连续型 \end{aligned}\right. E(X)= k=1xkpk+xf(x)dx,离散型,连续型


E ( X 2 ) = { E ( X 2 ) = D ( X ) + E 2 ( X ) ,离散型或连续型 ∫ 0 + ∞ x 2 f ( x ) d x ,连续型 E(X²)=\left\{\begin{aligned} E(X²)=D(X)+E²(X) &\quad ,离散型或连续型 \\ \int_0^{+∞}x²f(x)dx \qquad \qquad&\quad ,连续型 \end{aligned}\right. E(X2)= E(X2)=D(X)+E2(X)0+x2f(x)dx,离散型或连续型,连续型

区分:
P P P = ∫ − ∞ + ∞ =\int_{-∞}^{+∞} =+ f ( x ) f(x) f(x) d x dx dx
E ( X ) E(X) E(X) = ∫ − ∞ + ∞ =\int_{-∞}^{+∞} =+ x f ( x ) xf(x) xf(x) d x dx dx


2.方差
D ( X ) = E ( X 2 ) − E 2 ( X ) D(X)=E(X²)-E²(X) D(X)=E(X2)E2(X)
D ( X ± Y ) = D ( X ) + D ( Y ) ± 2 C o v ( X , Y ) D(X±Y)=D(X)+D(Y)±2{\rm Cov}(X,Y) D(X±Y)=D(X)+D(Y)±2Cov(X,Y)


3.协方差
1)协方差的定义(公式):
①Cov(XY)=E(XY)-E(X)E(Y)
C o v = ρ σ 1 σ 2 {\rm Cov}=ρσ₁σ₂ Cov=ρσ1σ2

2)协方差的性质:
C o v ( X 1 + X 2 , Y ) = C o v ( X 1 , Y ) + C o v ( X 2 , Y ) \rm Cov(X₁+X₂,Y) ={\rm Cov}(X₁,Y) +{\rm Cov}(X₂,Y) Cov(X1+X2,Y)=Cov(X1,Y)+Cov(X2,Y)
C o v ( a X , b Y ) = a b   C o v ( X , Y ) \rm Cov(aX,bY) =ab\ {\rm Cov}(X,Y) Cov(aX,bY)=ab Cov(X,Y)
C o v ( X , X ) = D ( X ) \rm Cov(X,X) ={\rm D}(X) Cov(X,X)=D(X)
C o v ( X , C ) = 0 \rm Cov(X,C)=0 Cov(X,C)=0


4.相关系数ρ
ρ = C o v ( X , Y ) D ( X ) D ( Y ) ρ=\dfrac{{\rm Cov}(X,Y)}{\sqrt{D(X)D(Y)}} ρ=D(X)D(Y) Cov(X,Y)     ∴ C o v = ρ σ 1 σ 2 ∴{\rm Cov}=ρσ₁σ₂ Cov=ρσ1σ2


5.切比雪夫不等式
P { ∣ X − E ( X ) ∣ ≥ ε } ≤ D ( X ) ε 2 P { ∣ X − E ( X ) ∣ < ε } ≥ 1 − D ( X ) ε 2 P\{|X-E(X)|≥ε\}≤\dfrac{D(X)}{ε²}\\[3mm] P\{|X-E(X)|<ε\}≥1-\dfrac{D(X)}{ε²} P{XE(X)ε}ε2D(X)P{XE(X)<ε}1ε2D(X)



第五章:中心极限定理

1.独立同分布的中心极限定理: lim ⁡ n → ∞ P { ∑ i = 1 n X i − n μ n σ 2 ≤ x } = Φ ( x ) \lim\limits_{n→∞}P\{\dfrac{\sum\limits_{i=1}^nX_i-nμ}{\sqrt{nσ^2}}≤x\}=Φ(x) nlimP{nσ2 i=1nXinμx}=Φ(x)




第六章:抽样分布定理

1.常用统计量:样本方差: S 2 = 1 n − 1 ∑ i = 1 n ( X i − X ˉ ) 2 {\rm S}²=\dfrac{1}{n-1}\sum\limits_{i=1}^n(X_i-\bar{X})² S2=n11i=1n(XiXˉ)2
则当X~N(μ,σ²)时,有 ( n − 1 ) S 2 σ 2 ∼ χ 2 ( n − 1 ) \dfrac{(n-1){\rm S}²}{σ²}\sim χ²(n-1) σ2(n1)S2χ2(n1)。 这里的σ²指的是X服从的分布里的方差,而不是 X i − X ˉ X_i-\bar{X} XiXˉ的方差


2.抽样分布定理:
(1) X ˉ ∼ N ( μ , σ 2 n ) ( X ˉ − μ ) σ n ∼ N ( 0 , 1 ) \bar{X}\sim N(μ,\dfrac{σ²}{n}) \qquad\dfrac{(\bar{X}-μ)}{σ}\sqrt{n}\sim N(0,1) XˉN(μ,nσ2)σ(Xˉμ)n N(0,1)

(2)样本均值 X ˉ \bar{X} Xˉ与样本方差 S 2 S^2 S2相互独立,即 E ( X ˉ S ) = E ( X ˉ ) E ( S ) E(\bar{X}S)=E(\bar{X})E(S) E(XˉS)=E(Xˉ)E(S)

(3) n − 1 σ 2 S 2 ∼ χ 2 ( n − 1 ) E ( S 2 ) = σ 2 , D ( S 2 ) = 2 σ 4 n − 1 \dfrac{n-1}{σ²}S²\sim \chi^2(n-1) \qquad \qquad E(S²)=σ²,D(S²)=\dfrac{2σ^4}{n-1} σ2n1S2χ2(n1)E(S2)=σ2D(S2)=n12σ4

(4) ( X ˉ − μ ) S n ∼ t ( n − 1 ) \dfrac{(\bar{X}-μ)}{S}\sqrt{n}\sim t(n-1) S(Xˉμ)n t(n1)




第七章:参数估计

1.最大似然估计值为xi,最大似然估计量为Xi(值小写,量大写)
2.无偏估计a是b的无偏估计,则 E(a)=b




第八章:假设检验

第一类错误:弃真。落在拒绝域。
第二类错误:取伪。落在接受域。

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