数学基础知识

数学基础知识高等数学线性代数行列式矩阵向量线性方程组矩阵的特征值和特征向量二次型概率论和数理统计随机事件和概率随机变量及其概率分布多维随机变量及其分布随机变量的数字特征数理统计的基本概念

数据科学需要一定的数学基础,但仅仅做应用的话,如果时间不多,不用学太深,了解基本公式即可,遇到问题再查吧。

以下是以前考研考博时候的数学笔记,难度应该在本科3年级左右。

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,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)

(2)

(3)

(4)

(5)

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