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用戶:CaffeineP/筆記/數學分析 (伍勝健)

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數學分析w

第一章 函數

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1.1 實數

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1.1.1 數集

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1.1.2 實數系的連續性

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定義 1.1.1:分劃;有理分劃和無理分劃
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定理 1.1.1(Dedekind 分割定理)
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證明的大致思路:對 的任意分劃 ,若 中有最大有理數 ,則 中必有一無理數 ,則 之間必有另一有理數,矛盾,故 中無最大有理數。故有 的分劃 。若 中有最小數 ,又若 中有無理數 ,則 之間必有另一有理數,矛盾,故 的最小數。若 中無最小數,則 對應一無理數 ,它小於 中所有有理數,又若 中有無理數 ,則 之間必有一有理數,矛盾,故 的最小數。

1.1.3 有界集與確界

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定理 1.1.2(確界存在定理)
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使用:Dedekind 分割定理

1.1.4 幾個常用不等式

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三角不等式
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Bernoulli 不等式
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算術-幾何平均不等式
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1.1.5 常用記號

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1.2 函數的概念

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1.3 函數的性質

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1.4 初等函數

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習題一

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第二章 序列的極限

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2.1 序列極限的定義

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2.1.2 序列極限的定義

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定義 2.1.1:序列極限w和收斂序列
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例 2.1.5
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例 2.1.6
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例 2.1.7
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例 2.1.8
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證法1:

證法2:

發散序列的定義
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例 2.1.9:奇數項收斂,偶數項發散
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2.1.3 無窮小量

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定義 2.1.2:無窮小量w
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例 2.1.10:階乘比指數發散得更快
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例 2.1.11:奇數項和偶數項以不同速率收斂
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定理 2.1.1:無窮小量的性質
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(1)序列是無窮小量當且僅當其絕對值是無窮小量
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(2)無窮小量的常數倍是無窮小量
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(3)極限與無窮小量的關係
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2.1.4 無窮大量

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定義 2.1.3:(正、負)無窮大量
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例 2.1.12:調和級數w是正無窮大量
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另見#例 2.4.8:用 Cauchy 收斂準則證明調和級數發散

定理 2.1.2:無窮大量和無窮小量的關係
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例 2.1.13
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2.2 序列極限的性質

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定義 2.2.1:有界w序列
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定理 2.2.1
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(1)改變序列的有限多項不改變其斂散性;
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改變收斂序列有限多項不改變其極限(可推出:無窮小量改變有限多項後還是無窮小量);

(同理可證)(正、負)無窮大量改變有限多項後還是(正、負)無窮大量

(1)

(2)

定理 2.2.3:序列極限的四則運算
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(1)序列極限的加減法
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(2)序列極限的乘法
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(3)序列極限的除法
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例 2.2.1
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(1)

(2)無窮等比級數
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定理 2.2.4:序列的夾逼收斂原理
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例 2.2.2
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(1)

(2)

例 2.2.3
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例 2.2.4
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例 2.2.5
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(1)

(2)

(3)

例 2.2.6
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2.3 單調收斂原理

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2.3.1 單調收斂原理

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定理 2.3.1(單調收斂原理):單調有界序列必收斂
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使用:確界存在定理

同理,

單調序列必廣義收斂
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例 2.3.1
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例 2.3.2
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例 2.3.3
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2.3.2 無理數 e w 和歐拉常數 c

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使用:Bernoulli 不等式單調收斂原理

例 2.3.4
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2.4 實數系連續性的基本定理

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2.4.1 閉區間套定理

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定理 2.4.1(閉區間套定理)
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使用:單調收斂原理

例 2.4.1
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2.4.2 有限覆蓋定理

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定理 2.4.2(有限覆蓋定理):閉區間的開覆蓋必包含有限覆蓋
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使用:閉區間套定理

例 2.4.2
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例 2.4.3:[0, 1] 中的實數不能排成序列,即 [0, 1] 不是可數集
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使用:無窮等比級數有限覆蓋定理

2.4.3 聚點原理

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定義 2.4.1:聚點、孤立點
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例 2.4.4
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例 2.4.5
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定理 2.4.3(聚點原理):R 的有界無窮子集至少有一個聚點
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證法一:使用有限覆蓋定理

證法二:使用閉區間套定理

子序列的定義
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定理 2.4.4:收斂序列的子序列亦收斂,極限與原序列相同
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推論:用子序列判斷序列發散
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一子列發散,或二子列無相同極限,則序列發散。

例 2.4.6
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例 2.4.7
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定理 2.4.5(Bolzano-Weierstrass 定理):有界序列必有收斂子序列
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使用:聚點原理

2.4.4 Cauchy 收斂準則

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定義 2.4.2:Cauchy 序列
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定理 2.4.6(Cauchy 收斂準則):序列收斂當且僅當它是 Cauchy 序列
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使用:三角不等式Bolzano-Weierstrass 定理

例 2.4.8:用 Cauchy 收斂準則證明調和級數發散
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例 2.4.9
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例 2.4.10(壓縮映照原理)
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2.5 序列的上、下極限

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使用:確界存在定理單調收斂原理

例 2.5.1
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(1)

(2)

(3)

(4)

定理 2.5.1
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定理 2.5.2
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(1)

(2)

(3)

例 2.5.2
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定理 2.5.3
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(1)

(2)

(3)

(4)

例 2.5.3
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例 2.5.4
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第三章 函數的極限與連續性

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3.1 函數的極限

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3.1.1 函數極限的定義

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例 3.1.1
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例 3.1.2
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(1)

(2)(如遇 則取

例 3.1.3
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3.1.2 函數極限的性質

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定理 3.1.1
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(1)函數極限的唯一性
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(2)函數在取極限處周圍的局部有界性
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定理 3.1.2:函數極限的保序性
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(2)

(1)

定理 3.1.3:函數極限的四則運算
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(1)函數極限的加減法
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(2)函數極限的乘法
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(3)函數極限的除法
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例 3.1.4
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例 3.1.5
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定理 3.1.4:複合函數的極限
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例 3.1.6
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定理 3.1.5:函數的夾逼收斂原理
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3.1.3 函數極限概念的推廣

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定義 3.1.2:單側極限(右極限、左極限)
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定理 3.1.6:函數極限存在的充要條件
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例 3.1.7
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定義 3.1.3:自變量趨向(正、負)無窮大時的極限
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例 3.1.8
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例 3.1.9
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定義 3.1.4:廣義極限
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函數極限共 24 種情況。

例 3.1.10
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例 3.1.11
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3.1.4 序列極限與函數極限的關係

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定理 3.1.7:序列極限與函數極限的關係
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同理,

例 3.1.12
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3.1.5 極限存在性定理和兩個重要極限

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定理 3.1.8(極限存在性定理):單調函數必有廣義極限
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定理 3.1.9:函數的 Cauchy 收斂準則
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使用:三角不等式序列的 Cauchy 收斂準則

例 3.1.13
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第一個重要極限
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使用:單位圓,三角形和扇形的面積,三角函數的奇偶性,差化積公式,夾逼收斂原理

例 3.1.14
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第二個重要極限
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使用:無理數 e夾逼收斂原理

例 3.1.15
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3.2 函數的連續與間斷

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3.2.1 函數的連續與間斷

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定義 3.2.1:函數的連續與間斷
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例 3.2.1:多項式函數在實軸上連續
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例 3.2.2:正弦和餘弦函數在實軸上連續
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定義 3.2.2:右連續和左連續
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定義 3.2.3:函數在區間上連續
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註:函數的連續延拓
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間斷點的分類
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例 3.2.3
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例 3.2.4
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例 3.2.5
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例 3.2.6
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例 3.2.7
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例 3.2.8
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例 3.2.9
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3.2.2 連續函數的性質

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(1)連續函數的局部有界性
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(2)連續函數的局部保號性
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(3)連續函數的四則運算
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定理 3.2.1:複合函數的連續性
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定理 3.2.2:反函數的連續性
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3.2.3 初等函數的連續性

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定理 3.2.3:初等函數的連續性
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例 3.2.10
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例 3.2.11
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3.3 閉區間上連續函數的基本性質

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定理 3.3.1:閉區間上連續函數的有界性
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使用:閉區間套定理連續函數的局部有界性

例 3.3.1
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定理 3.3.2:最值定理
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使用:閉區間上連續函數的有界性確界存在定理B-W 定理序列極限與函數極限的關係

*根據 是否位於 的左右端點,可能有 的不同情況。

同理,

例 3.3.2
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定理 3.3.3:介值定理
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使用:最值定理確界存在定理連續函數的局部保號性

,設 則有

例 3.3.3
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定理 3.3.4:零點存在定理
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介值定理的直接推論。

例 3.3.4
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例 3.3.5
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例 3.3.6
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定義 3.3.1:一致連續
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例 3.3.7:正弦函數在實軸上一致連續
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使用:差化積公式,第一個重要極限的中間結論

定理 3.3.5:函數一致連續的充要條件
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例 3.3.8
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定理 3.3.6(Cantor 定理):閉區間上連續函數一致連續
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使用:函數的連續延拓有限覆蓋定理三角不等式

例 3.3.9:開區間上連續函數一致連續的充要條件
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使用:函數的 Cauchy 收斂準則的單側情形,函數的連續延拓Cantor 定理

例 3.3.10
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使用:Cantor 定理

3.4 無窮小量與無窮大量的階

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習題三

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第四章 導數與微分

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4.1 導數

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4.1.2 導數的定義

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定義 4.1.1:可導和導數
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例 4.1.1:常值函數的導數
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例 4.1.2
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例 4.1.3:冪函數的導數
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例 4.1.4:指數函數的導數
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例 4.1.5:對數函數的導數
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例 4.1.6:正弦函數的導數
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例 4.1.7:餘弦函數的導數
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第五章 導數的應用

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5.1 微分中值定理

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5.1.1 Fermat 定理

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定義 5.1.1:極值點和極值
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定理 5.1.1:Fermat 定理
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同理,

5.1.2 Rolle 微分中值定理

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定理 5.1.2:Rolle 微分中值定理
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例 5.1.1
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例 5.1.2
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例 5.1.3
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5.1.3 Lagrange 微分中值定理

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定理 5.1.3:Lagrange 微分中值定理
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例 5.1.4
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例 5.1.5
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例 5.1.6
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5.1.4 Cauchy 微分中值定理

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定理 5.1.4:Cauchy 微分中值定理
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例 5.1.7
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5.2 l'Hôpital 法則

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第六章 不定積分

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第七章 定積分

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第八章 廣義積分

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第九章 數項級數

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第十章 函數序列與函數項級數

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第十一章 冪級數

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第十二章 Fourier 級數

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第十三章 多元函數的極限和連續

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第十四章 多元微分學

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第十五章 重積分

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第十六章 曲線積分與曲面積分

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第十七章 含參變量積分

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