图源:文心一言
本文是我学习高等数学几何、物理应用的一些笔记和心得,希望可以与考研路上的小伙伴一起努力上岸~~
参考资料:《高等数学 基础篇》武忠祥
目录
思维导图
向量代数
数量积【数字】
向量积【向量】
混合积【数字】
空间解析几何
平面空间与直线
曲面与空间曲线
积分学的几何应用
单积分、二重积分
三重积分
曲线积分
曲面积分
多元积分应用
场论初步
结语
- 几何表示:
- 代数表示:
- 几何应用
- 求夹角
- 判定垂直
图源:线性代数~数量积 - 知乎
- 几何表示
- 模:
- 方向:右手法则
- 代数表示:矩阵【首行基坐标,次行向量a的分量,尾行向量b的分量】
图源:向量外积的坐标形式_向量外积的坐标表示-CSDN博客
- 运算规律:
【模不变,方向相反】
- 几何应用
- 求同时垂直于 a 和 b 的向量
- 判定平行
- 求以a和b为邻边的平行四边形的面积
图源:向量的数量积与向量积 - 童趣PBL
- 几何表示:
- 代数表示:矩阵【首行向量a的分量,次行向量b的分量,尾行向量c的分量】
图源:1272. 如何计算混合积?-高等数学-专业词典
- 运算规律
- 轮换对称性:
- 交换变号:
- 原理:矩阵交换1次行列变正负号
- 几何应用
- 求以a、b、c为邻边的平行六边体的面积
- 求向量共面:(abc)=0【等式中任意两个向量平行,则3个向量必共面】
图源:混合积的几何意义
- 一般式:
- 点法式:平面上1点(x0,y0,z0)和法线向量(A,B,C)表示直线
- 截距式:经过坐标轴的3个交点表示平面
图源:平面方程_百度百科 (baidu.com)
图源:不可不知的——直线的参数方程 (qq.com)
距离为M1M0在平面法向量的投影长度:
代入点,M1与MO点乘为分子,M0满足平面方程化简,平面法向量的模为分母:
图源:点到平面距离_百度百科 (baidu.com)
平行四边形满足等式:
代入方向向量S(l,m,n),B(x1,x2,x3),A(x0,y0,z0),得
- 求法向量、切线向量,建立平面与直线的方程
- 求点到直线的距离
-
-
- 参数式【螺线】
图源:确实没找到...
题型
- 求柱面方程
- 求旋转面方程
- 求投影曲线方程
- 曲面的切平面与法线,核心:求法向量
- 曲线的切线与法平面,核心:求切向量
- 奇偶性、轮换对称性
- 不等式性质
- 积分中值定理
- 计算
- 作垂直于z轴的直线,穿过封闭底面z1(x,y)与顶面z2(x,y),即z的积分上下限是x,y的函数
- 先计算有关z的积分,再转化为求x,y的二重积分
- 适合坐标
- 印象中比较万能...
- 计算
- 作平行于z轴的截面,得到封闭曲线,即z的积分上下限是常数
- 先计算有关x,y的二重积分,再转化为求z的单积分
- 适合坐标
- 被积函数:
,这一步可能需要借助奇偶性、对称性转换得到
- 积分域:
面积较为规则,方便计算
- 与直角坐标的关系
- 坐标
-
-
-
- 体积微元
-
- 适合坐标
- 被积函数:
- 积分域:柱面、锥面
- 与直角坐标的关系
- 坐标
-
-
-
- 体积微元
- 适合坐标
- 被积函数:
- 积分域:球面、球壳、锥面
- 简述:函数值 x 弧长微元,累加求和
- 计算方法
- 直接法
- 体积微元
- 参数方程:
- 直角坐标:
- 极坐标:
- 积分域:从小到大【与方向无关,要求结果是正数】
- 奇偶性【x轴、y轴】
- 对称性【直线y=x】
图源:【高等数学】定积分元素法及应用(待续) - 知乎
- 直接法
- 被积函数:代入直角坐标,或极坐标、参数方程
- 积分域:从起点到终点【与方向有关,逆时针为正向】
- 格林公式
- 要求
- 闭区域由分段光滑曲线围成
- 被积函数在积分域上有一节连续偏导数
- 作用:平面坐标的线积分转化为二重积分
图源:格林公式 - 搜狗百科
- 斯托克斯公式
- 要求
- 闭区域由空间分段光滑曲线围成,方向符合右手法则
- 被积函数在积分域上有一节连续偏导数
- 作用:空间坐标的线积分转化为二重积分
图源:斯托克斯公式的意义? - 知乎
图源:怎么记住斯托克斯公式(Stokes' theorem)? - 知乎
- 曲线L是否封闭?
- 是:格林【平面】/ 斯托克斯【空间】
- 否:是否与路径无关?
- 是
- 改换路径【一般选择平行坐标轴】
- 寻找原函数【偏积分、凑微分】
- 否
- 直接法【注意方向】
- 补线使用公式
- 对弧长的线积分 x 曲线在切线方向的余弦 = 对坐标的线积分
图源:多元微积分—— 知乎
- 对面积的面积分 x 曲面在切线方向的余弦 = 对坐标的面积分
- 面积
- 被积函数:1
- 质量
- 被积函数:
- 质心
- 被积函数:
- 转动惯量
- 被积函数:
【对y轴】
- 空间体【三重积分】
- 曲线【一型线积分】
- 曲面【一型面积分】
- 形心
- 质心
- 变力做功
- 方向导数:函数在某点对指定方向求导的结果
- 梯度:函数在这点方向导数最大的方向
- 散度:向量场在某点吸收或散发通量的大小
- 旋度:向量场对某点微元造成的旋转程度
详见大佬博文【我实在是打不动公式了...】微积分-13.场论初步 - 知乎 (zhihu.com)
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博主可能会佛系更新思维导图,在这里:
高等数学_梅头脑_的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_42789937/category_12380893.html