考研高等数学公式总结(一)

本文详细介绍了三角函数的基本关系、诱导公式、倍角公式、半角公式、和差公式、积化和差公式,以及泰勒公式等内容,并配以常见不等式和极限表达。此外,还涵盖了求导的基本规则和一些特殊函数的导数计算。是初学者和进阶者必备的参考资料。

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基础预备知识

三角函数

csc ⁡   α = 1 sin ⁡   α \csc \ \alpha = \cfrac{1}{\sin \ \alpha} csc α=sin α1

sec ⁡   α = 1 cos ⁡   α \sec \ \alpha = \cfrac{1}{\cos \ \alpha} sec α=cos α1

cot ⁡   α = 1 tan ⁡   α \cot \ \alpha = \cfrac{1}{\tan \ \alpha} cot α=tan α1


sin ⁡ 2   α + cos ⁡ 2   α = 1 \sin^2 \ \alpha + \cos^2 \ \alpha = 1 sin2 α+cos2 α=1

1 + tan ⁡ 2   α = sec ⁡ 2   α 1+\tan^2 \ \alpha = \sec^2 \ \alpha 1+tan2 α=sec2 α

1 + cot ⁡ 2   α = csc ⁡ 2   α 1+\cot^2 \ \alpha = \csc ^2 \ \alpha 1+cot2 α=csc2 α


诱导公式

θ = k π 2 + α \theta = \cfrac{k \pi}{2}+\alpha θ=2kπ+α 奇变偶不变,符号看象限


倍角公式

sin ⁡ 2 α = 2 sin ⁡ α cos ⁡ α \sin 2\alpha=2\sin \alpha \cos \alpha sin2α=2sinαcosα

cos ⁡ 2 α = cos ⁡ 2 α − sin ⁡ 2 α = 1 − 2 sin ⁡ 2 α = 2 cos ⁡ 2 α − 1 \cos 2\alpha=\cos^2 \alpha-\sin^2 \alpha = 1-2\sin^2 \alpha = 2\cos^2 \alpha-1 cos2α=cos2αsin2α=12sin2α=2cos2α1

sin ⁡ 3 α = − 4 sin ⁡ 3 α + 3 sin ⁡ α \sin 3\alpha = -4\sin^3 \alpha+3\sin\alpha sin3α=4sin3α+3sinα

cos ⁡ 3 α = 4 cos ⁡ 3 α − 3 cos ⁡ α \cos3\alpha=4\cos^3\alpha-3\cos\alpha cos3α=4cos3α3cosα

tan ⁡ 2 α = 2 tan ⁡ α 1 − tan ⁡ 2 α \tan2\alpha = \cfrac {2\tan\alpha}{1-\tan^2\alpha} tan2α=1tan2α2tanα

cot ⁡ 2 α = cot ⁡ 2 α − 1 2 cot ⁡ α \cot2\alpha=\cfrac{\cot^2\alpha-1}{2\cot\alpha} cot2α=2cotαcot2α1


半角

sin ⁡ 2 α 2 = 1 2 ( 1 − cos ⁡ α ) \sin^2 \cfrac \alpha 2 = \cfrac 12(1-\cos \alpha) sin22α=21(1cosα)

cos ⁡ 2 α 2 = 1 2 ( 1 + cos ⁡ α ) \cos^2 \cfrac \alpha 2= \cfrac 12(1+\cos \alpha) cos22α=21(1+cosα)

sin ⁡ α 2 = ± 1 − cos ⁡ α 2 \sin \cfrac \alpha 2 = \pm \sqrt{\cfrac{1-\cos \alpha}{2}} sin2α=±21cosα

cos ⁡ α 2 = ± 1 + cos ⁡ α 2 \cos \cfrac \alpha 2 = \pm \sqrt{\cfrac{1+\cos \alpha}{2}} cos2α=±21+cosα

tan ⁡ α 2 = 1 − cos ⁡ α sin ⁡ α = sin ⁡ α 1 + cos ⁡ α = ± 1 − cos ⁡ α 1 + cos ⁡ α \tan \cfrac \alpha 2 =\cfrac{1-\cos\alpha}{\sin \alpha}=\cfrac{\sin\alpha}{1+\cos \alpha}=\pm \sqrt{\cfrac{1-\cos \alpha}{1+\cos\alpha}} tan2α=sinα1cosα=1+cosαsinα=±1+cosα1cosα

cot ⁡ α 2 = sin ⁡ α 1 − cos ⁡ α = 1 + cos ⁡ α sin ⁡ α = ± 1 + cos ⁡ α 1 − cos ⁡ α \cot \cfrac \alpha 2 =\cfrac{\sin\alpha}{1-\cos\alpha}=\cfrac{1+\cos \alpha}{\sin\alpha}=\pm \sqrt{\cfrac{1+\cos \alpha}{1-\cos\alpha}} cot2α=1cosαsinα=sinα1+cosα=±1cosα1+cosα

和差

sin ⁡ ( α ± β ) = sin ⁡ α cos ⁡ β ± cos ⁡ α sin ⁡ β \sin(\alpha \pm \beta)=\sin \alpha \cos \beta \pm \cos \alpha \sin \beta sin(α±β)=sinαcosβ±cosαsinβ

cos ⁡ ( α ± β ) = cos ⁡ α cos ⁡ β ∓ sin ⁡ α sin ⁡ β \cos(\alpha \pm \beta)=\cos \alpha \cos \beta \mp \sin \alpha \sin \beta cos(α±β)=cosαcosβsinαsinβ

tan ⁡ ( α ± β ) = tan ⁡ α ± tan ⁡ β 1 ∓ tan ⁡ α tan ⁡ β \tan(\alpha \pm \beta) = \cfrac{\tan \alpha \pm \tan \beta}{1 \mp \tan \alpha \tan \beta} tan(α±β)=1tanαtanβtanα±tanβ

cot ⁡ ( α ± β ) = cot ⁡ α cot ⁡ β ∓ 1 cot ⁡ β ± cot ⁡ α \cot(\alpha \pm \beta) = \cfrac{\cot \alpha \cot \beta \mp 1}{\cot \beta \pm \cot \alpha} cot(α±β)=cotβ±cotαcotαcotβ1

积化和差

记住第一个,其他用诱导公式推

sin ⁡ α cos ⁡ β = 1 2 [ sin ⁡ ( α + β ) + sin ⁡ ( α − β ) ] \sin \alpha \cos \beta = \cfrac 12[\sin(\alpha + \beta)+\sin(\alpha-\beta)] sinαcosβ=21[sin(α+β)+sin(αβ)]

cos ⁡ α sin ⁡ β = 1 2 [ sin ⁡ ( α + β ) − sin ⁡ ( α − β ) ] \cos \alpha \sin \beta = \cfrac 12[\sin(\alpha + \beta)-\sin(\alpha-\beta)] cosαsinβ=21[sin(α+β)sin(αβ)]

cos ⁡ α cos ⁡ β = 1 2 [ cos ⁡ ( α + β ) + cos ⁡ ( α − β ) ] \cos \alpha \cos \beta = \cfrac 12[\cos(\alpha + \beta)+\cos(\alpha-\beta)] cosαcosβ=21[cos(α+β)+cos(αβ)]

sin ⁡ α sin ⁡ β = 1 2 [ cos ⁡ ( α − β ) − cos ⁡ ( α + β ) ] \sin \alpha \sin \beta = \cfrac 12[\cos(\alpha - \beta)-\cos(\alpha+\beta)] sinαsinβ=21[cos(αβ)cos(α+β)]

和差化积

记住第一个,其他用诱导公式推

sin ⁡ α + sin ⁡ β = 2 sin ⁡ α + β 2 cos ⁡ α − β 2 \sin \alpha +\sin \beta = 2\sin\cfrac{\alpha+\beta}{2}\cos \cfrac{\alpha-\beta}{2} sinα+sinβ=2sin2α+βcos2αβ

sin ⁡ α − sin ⁡ β = 2 cos ⁡ α + β 2 sin ⁡ α − β 2 \sin \alpha -\sin \beta = 2\cos \cfrac{\alpha+\beta}{2}\sin\cfrac{\alpha-\beta}{2} sinαsinβ=2cos2α+βsin2αβ

cos ⁡ α + cos ⁡ β = 2 cos ⁡ α + β 2 cos ⁡ α − β 2 \cos \alpha + \cos \beta = 2\cos\cfrac{\alpha+\beta}{2}\cos \cfrac{\alpha-\beta}{2} cosα+cosβ=2cos2α+βcos2αβ

cos ⁡ α − cos ⁡ β = − 2 sin ⁡ α + β 2 sin ⁡ α − β 2 \cos \alpha - \cos \beta = -2\sin\cfrac{\alpha+\beta}{2} \sin \cfrac{\alpha-\beta}{2} cosαcosβ=2sin2α+βsin2αβ

万能公式

u = tan ⁡ x 2 ⇒ sin ⁡ x = 2 u 1 + u 2 , cos ⁡ x = 1 − u 2 1 + u 2 u=\tan \cfrac x2 \Rightarrow \sin x =\cfrac{2u}{1+u^2},\cos x=\cfrac{1-u^2}{1+u^2} u=tan2xsinx=1+u22u,cosx=1+u21u2

因式分解公式

( a + b ) 3 = a 3 + 3 a 2 b + 3 a b 2 + b 3 (a+b)^3=a^3+3a^2b+3ab^2+b^3 (a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3

( a − b ) 3 = a 3 − 3 a 2 b + 3 a b 2 − b 3 (a-b)^3=a^3-3a^2b+3ab^2-b^3 (ab)3=a33a2b+3ab2b3

a 3 − b 3 = ( a − b ) ( a 2 + a b + b 2 ) a^3-b^3=(a-b)(a^2+ab+b^2) a3b3=(a

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