机器学习:数学基础知识

数学基础知识

高等数学

1.导数定义:

导数和微分的概念

 (1)

或者:

 (2)

2.左右导数导数的几何意义和物理意义

函数处的左、右导数分别定义为:

左导数:

右导数:

3.函数的可导性与连续性之间的关系

Th1: 函数处可微处可导

Th2: 若函数在点处可导,则在点处连续,反之则不成立。即函数连续不一定可导。

Th3: 存在

4.平面曲线的切线和法线

切线方程 :  法线方程:

5.四则运算法则 设函数]在点可导则 (1)   (2)  (3)  

6.基本导数与微分表 (1) (常数)   (2) (为实数)   (3)    特例:  

(4)  

 特例:  

(5) 

 

(6) 

 

(7) 

  (8)    (9)  

 (10)  

 (11) 

 (12) 

 

(13) 

 

(14) 

 (15) 

 

(16) 

 

7.复合函数,反函数,隐函数以及参数方程所确定的函数的微分法

(1) 反函数的运算法则: 设在点的某邻域内单调连续,在点处可导且,则其反函数在点所对应的处可导,并且有 (2) 复合函数的运算法则:若在点可导,而在对应点()可导,则复合函数在点可导,且 (3) 隐函数导数的求法一般有三种方法: 1)方程两边对求导,要记住的函数,则的函数是的复合函数.例如等均是的复合函数. 求导应按复合函数连锁法则做. 2)公式法.由知 ,其中, 分别表示的偏导数 3)利用微分形式不变性

8.常用高阶导数公式

(1) (2) (3) (4) (5) (6)莱布尼兹公式:若阶可导,则 ,其中

9.微分中值定理,泰勒公式

Th1:(费马定理)

若函数满足条件: (1)函数的某邻域内有定义,并且在此邻域内恒有 ,

(2) 处可导,则有 

Th2:(罗尔定理)

设函数满足条件: (1)在闭区间上连续;

(2)在内可导;

(3)

则在内一存在个,使  Th3: (拉格朗日中值定理)

设函数满足条件: (1)在上连续;

(2)在内可导;

则在内一存在个,使 

Th4: (柯西中值定理)

设函数满足条件: (1) 在上连续;

(2) 在内可导且均存在,且

则在内存在一个,使 

10.洛必达法则 法则Ⅰ (型) 设函数满足条件: ;

的邻域内可导,(在处可除外)且;

存在(或)。

则:  法则 (型)设函数满足条件: ;

存在一个,当时,可导,且;存在(或)。

则:  法则Ⅱ(型) 设函数满足条件:  的邻域内可导(在处可除外)且;存在(或)。则 同理法则(型)仿法则可写出。

11.泰勒公式

设函数在点处的某邻域内具有阶导数,则对该邻域内异于的任意点,在之间至少存在 一个,使得:   其中 称为在点处的阶泰勒余项。

,则阶泰勒公式 ……(1) 其中 在0与之间.(1)式称为麦克劳林公式

常用五种函数在处的泰勒公式

(1) 

或 

(2) 

或 

(3) 

或 

(4) 

或 

(5)  

或  

12.函数单调性的判断 Th1: 设函数区间内可导,如果对,都有(或),则函数内是单调增加的(或单调减少)

Th2: (取极值的必要条件)设函数处可导,且在处取极值,则

Th3: (取极值的第一充分条件)设函数的某一邻域内可微,且(或处连续,但不存在。) (1)若当经过时,由“+”变“-”,则为极大值; (2)若当经过时,由“-”变“+”,则为极小值; (3)若经过的两侧不变号,则不是极值。

Th4: (取极值的第二充分条件)设在点处有,且,则 当时,为极大值; 时,为极小值。 注:如果,此方法失效。

13.渐近线的求法 (1)水平渐近线 若,或,则

称为函数的水平渐近线。

(2)铅直渐近线 若,或,则