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
① 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)
② 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=x−3!x3+5!x5−...=x−6x3+o(x3)
③ 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=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=1−x+x2−x3+...+(−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)=x−2x2+3x3−4x4+...+(−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=ln∣secx+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=λ→0limi=1∑nf(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=n→∞limi=1∑nf(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+∞xn⋅e−xdx=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 型
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
②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
由
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
∂l∂f=fx′cosα+fy′cosβ
(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 ∂l∂f=fx′cosα+fy′cosβ+fz′cosγ
2.梯度:梯度就是 对应偏导
+
i
⃗
j
⃗
k
⃗
+ \ \vec{i} \quad \vec{j} \quad \vec{k}
+ ijk
(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}
gradf=fx′i+fy′j
(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}
gradf=fx′i+fy′j+fz′k
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=Ω∭dvΩ∭xdv,yˉ=Ω∭dvΩ∭ydv,zˉ=Ω∭dvΩ∭zdv
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 Ω∭f(x,y,z)dv=D∬dxdy∫z1z2f(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 Ω∭f(x,y,z)dv=∫z1z2dzDz∬f(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 Ω∭f(z)dv=∫z1z2f(z)dzDz∬dxdy=∫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=∂x∂P+∂y∂Q+∂z∂R
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∂x∂Pj∂y∂Qk∂z∂R
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)=...
当
(
x
,
y
)
≠
(
0
,
0
)
(x,y)≠(0,0)
(x,y)=(0,0)时,有
∂
Q
∂
x
=
.
.
.
=
∂
P
∂
y
\dfrac{∂Q}{∂x}=...=\dfrac{∂P}{∂y}
∂x∂Q=...=∂y∂P
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)
设
L
0
−
L₀^-
L0−与
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∬(∂x∂Q−∂y∂P)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=r21∮L0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=Σ∬ρ(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:
①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
Σ∬Pdydz+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=1∑∞np1
{
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>1,0<p≤1,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)n−1np1 { 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>1,0<p≤1,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=π1∫−ππf(x)cosnxdx(n=0,1,2,3,...)bn=π1∫−ππf(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=1∑n(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∣=kn∣A∣
2.
∣
A
∗
∣
=
∣
A
∣
n
−
1
|A^*|=|A|^{n-1}
∣A∗∣=∣A∣n−1
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)mn∣A∣∣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∗∣=An−1
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⇦⇨(λE−A)ξ=0
2.相似的定义: P − 1 A P = B P^{-1}AP=B P−1AP=B,则 A ∼ B A\sim B A∼B
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 P−1AP=Λ= λ1λ2λ3 ,A∼Λ
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
①
P
{
X
≤
a
}
=
F
(
a
)
P\{X≤a\}=F(a)
P{X≤a}=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}=1−P{X≤a}=1−F(a)
P
P
P{
a
<
X
≤
b
a<X≤b
a<X≤b }
=
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
② F ( x ) = ∫ − ∞ x f ( t ) d t F(x)=\int_{-∞}^xf(t)dt F(x)=∫−∞xf(t)dt
③ 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!λke−λ(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)={λe−λx,0,x>0x≤0
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)=2πσ1e−2σ2(x−μ)2
当 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)=2πσ1,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)=2π1e−2x2
Φ ( − x ) = 1 − Φ ( x ) Φ(-x)=1-Φ(x) Φ(−x)=1−Φ(x)
6.最大最小值函数
①
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{X≤a,Y≤a}
② 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{X≥a,Y≥a}
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):
①
F
X
(
x
)
=
P
{
X
≤
x
}
F_X(x)=P\{X≤x\}
FX(x)=P{X≤x}
②
F
(
x
,
y
)
=
P
{
X
≤
x
,
Y
≤
y
}
F(x,y)=P\{X≤x,Y≤y\}
F(x,y)=P{X≤x,Y≤y}
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)=∫−∞y∫−∞xf(u,v)dudv,称f(x,y)为二维随机变量(X,Y)的概率密度 或 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}=D∬f(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 若Z=X2+Y2,则FZ(z)=P{Z≤z}=P{X2+Y2≤z}=x2+y2≤z∬f(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=1∑∞xkpk∫−∞+∞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)
②
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{∣X−E(X)∣≥ε}≤ε2D(X)P{∣X−E(X)∣<ε}≥1−ε2D(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) n→∞limP{nσ2i=1∑nXi−nμ≤x}=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=n−11i=1∑n(Xi−Xˉ)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(n−1)S2∼χ2(n−1)。 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}
Xi−Xˉ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)
Xˉ∼N(μ,nσ2)σ(Xˉ−μ)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} σ2n−1S2∼χ2(n−1)E(S2)=σ2,D(S2)=n−12σ4
(4) ( X ˉ − μ ) S n ∼ t ( n − 1 ) \dfrac{(\bar{X}-μ)}{S}\sqrt{n}\sim t(n-1) S(Xˉ−μ)n∼t(n−1)
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。