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#### Markdown源码版本
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#### PDF版本
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title: 高等代数笔记
date: 2025-01-20 14:30:00
-descriptionHTML: "高等代数完整笔记,涵盖七个章节的详细内容,包含理论推导和习题解答,提供Markdown源码和PDF版本下载"
+descriptionHTML: '纯情男大线性代数笔记'
tags:
- 数学
- 笔记
@@ -17,32 +17,32 @@ hidden: false
#### 第一章:线性方程组
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#### 第二章:矩阵
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#### 第三章:向量空间
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#### 第四章:线性变换
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#### 第五章:多项式
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+- **PDF版本**:[高等代数第五章.pdf](https://github.com/handsomezhuzhu//Linear-Algebra-note/raw/main/高等代数笔记/高等代数第五章.pdf)
#### 第六章:矩阵的标准形
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#### 第七章:二次型
-- **Markdown源码**:[高等代数第七章.md](https://github.com/handsomezhuzhu/handsomezhuzhu.github.io/raw/main/otherdocs/高等代数/高等代数第七章.md)
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+- **PDF版本**:[高等代数第七章.pdf](https://github.com/handsomezhuzhu//Linear-Algebra-note/raw/main/高等代数笔记/高等代数第七章.pdf)
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#### Markdown源码版本
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#### PDF版本
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## 笔记内容概览
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--- a/otherdocs/数分笔记/数学分析完整笔记.md
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@@ -1,1450 +0,0 @@
-**Copyright © 2024 Simon**
-
-# 数学分析完整笔记
-
-# 第一章 序章
-
-* 暂无
-
-# 第二章 函数
-
-* 反函数
-
-## 三角函数和反函数
-
-**倒数关系:**
-
-$$
-\cos\theta \cdot \sec\theta = 1
-$$
-
-$$
-\sin\theta \cdot \csc\theta = 1
-$$
-
-$$
-\tan\theta \cdot \cot\theta = 1
-$$
-
-**商数关系:**
-
-$$
-\tan\theta = \frac{\sin\theta}{\cos\theta}
-$$
-
-$$
-\cot\theta = \frac{\cos\theta}{\sin\theta}
-$$
-
-**平方关系:**
-
-$$
-\sin^{2}\theta + \cos^{2}\theta = 1
-$$
-
-$$
-1 + \tan^{2}\theta = \sec^{2}\theta
-$$
-
-$$
-1 + \cot^{2}\theta = \csc^{2}\theta
-$$
-
-**积化和差公式:**
-
-$$
-sin\alpha\cos\beta=\frac{1}{2}[\ \sin(\alpha + \beta)+\sin(\alpha-\beta)]
-$$
-
-$$
-cos\alpha\sin\beta=\frac{1}{2}[\ \sin(\alpha + \beta)-\sin(\alpha-\beta)]
-$$
-
-$$
-cos\alpha\cos\beta=\frac{1}{2}[\ \cos(\alpha + \beta)+\cos(\alpha-\beta)]
-$$
-
-$$
-sin\alpha\sin\beta=-\frac{1}{2}[\ \cos(\alpha + \beta)-\cos(\alpha-\beta)]
-$$
-
-**和差化积:**
-
-1. **正弦函数的和差化积公式:**
-
- $$
- sin\alpha+\sin\beta = 2\sin\frac{\alpha + \beta}{2}\cos\frac{\alpha-\beta}{2}
- $$
-
- $$
- sin\alpha-\sin\beta = 2\cos\frac{\alpha + \beta}{2}\sin\frac{\alpha-\beta}{2}
- $$
-2. **余弦函数的和差化积公式:**
-
- $$
- cos\alpha+\cos\beta = 2\cos\frac{\alpha + \beta}{2}\cos\frac{\alpha-\beta}{2}
- $$
-
- $$
- cos\alpha-\cos\beta=2\sin\frac{\alpha + \beta}{2}\sin\frac{\alpha-\beta}{2}
- $$
-
-### 三角函数
-
-* **余切函数**:
- 定义:
-
- $$
- \cot\theta = \frac{\cos\theta}{\sin\theta}
- $$
-
- 在直角三角形中
-
- $$
- \cot\theta = \frac{邻边}{对边}
- $$
-
- 值域:$R$,定义域:$\theta \neq k\pi, k \in Z$
-* **正割函数**:
- 定义:
-
- $$
- \sec\theta = \frac{1}{\cos\theta}
- $$
-
- 值域:$(-\infty, 1]\cup[1,\infty)$,定义域:$\displaystyle \theta \neq k\pi + \frac{\pi}{2}, k \in Z$。
-* **余割函数**:
- 定义:
-
- $$
- \csc\theta = \frac{1}{\sin\theta}
- $$
-
- 值域:$(-\infty, 1]\cup[1,\infty)$,定义域:$\theta \neq k\pi, k \in Z$。
-
-### 反三角函数
-
-1. **反正弦函数**:
- 符号:
-
- $$
- y = \arcsin x
- $$
-
- 定义域:$[-1,1]$,值域:$\displaystyle\left[-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right]$
- 性质:
-
- $$
- \sin(\arcsin x) = x, x \in [1,1]
- $$
-
- $$
- \arcsin(\sin y) = y, y \in \left[-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right]
- $$
-2. **反余弦函数**:
- 符号:
-
- $$
- y = \arccos x
- $$
-
- 定义域:$[-1,1]$,值域:$[0,\pi]$
- 性质:
-
- $$
- \cos(\arccos x) = x, x \in [-1,1]
- $$
-
- $$
- \arccos(\cos y) = y, y \in [0,\pi]
- $$
-3. **反正切函数**:
- 符号:
-
- $$
- y = \arctan x
- $$
-
- 定义域:$R$,值域:$\left(-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right)$
- 性质:
-
- $$
- \tan(\arctan x) = x, x \in R
- $$
-
- $$
- \arctan(\tan y) = y, y \in \left(-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right)
- $$
-4. **反余切函数**:
- 符号:
-
- $$
- y = \text{arccot} x
- $$
-
- 定义域:$R$,值域:$(0,\pi)$
- 性质:
-
- $$
- \cot(\text{arccot} x) = x, x \in R
- $$
-
- $$
- \text{arccot}(\cot y) = y, y \in (0,\pi)
- $$
-
-# 第三章 极限
-
-## 数列的极限
-
-### 数列极限的$\varepsilon - N$语言证明
-
-1. **定义**
- 数列$\{a_{n}\}$极限是$A$(记为$\lim_{n\rightarrow\infty}a_{n}=A$)的$\varepsilon - N$定义:对于任意给定的正数$\varepsilon\gt0$,存在正整数$N$,使得当$n > N$时,$\vert a_{n}-A\vert\lt\varepsilon$成立。
-2. **证明步骤**
- - **步骤一:给定$\varepsilon\gt0$**
- - **步骤二:寻找$N$**
-
- - 通过分析$\vert a_{n}-A\vert\lt\varepsilon$,对$a_{n}$表达式变形来确定与$\varepsilon$有关的正整数$N$。
- - 例如,对于数列$\displaystyle a_{n}=\frac{1}{n}$证明$\displaystyle\lim_{n\rightarrow\infty}a_{n}=0$,由$\displaystyle\vert a_{n}-0\vert=\vert\frac{1}{n}-0\vert=\frac{1}{n}$,要使$\displaystyle \frac{1}{n}\lt\varepsilon$,得$\displaystyle n>\frac{1}{\varepsilon}$,可取$\displaystyle N = [\frac{1}{\varepsilon}]+1$($[x]$表示不超过 $x$ 的最大整数)。
- - **步骤三:验证$n > N$时$\vert a_{n}-A\vert\lt\varepsilon$成立**
-
- - 仍以上例说明,当$\displaystyle n > N = [\frac{1}{\varepsilon}]+1$时,$n>\frac{1}{\varepsilon}$,则$\displaystyle \frac{1}{n}\lt\varepsilon$,即$\displaystyle \vert a_{n}-0\vert\lt\varepsilon$,证得$\displaystyle \lim_{n\rightarrow\infty}\frac{1}{n}=0$。
-
-### 利用夹迫性证明数列极限
-
-1. **夹迫性定理**
- 若存在三个数列$\{a_{n}\}$,$\{b_{n}\}$,$\{c_{n}\}$,满足当$n$足够大(比如$n > N_{0}$,$N_{0}$为某个正整数)时,$a_{n}\leq b_{n}\leq c_{n}$,且$\lim_{n\rightarrow\infty}a_{n}=\lim_{n\rightarrow\infty}c_{n}=A$,那么$\lim_{n\rightarrow\infty}b_{n}=A$。
-
-## 函数的极限
-
-1. **当$x\to0$时**
- - **$x$与$\sin x$是等价无穷小**:
- - 根据等价无穷小的定义,
- $$
- \lim_{x \to 0}\frac{\sin x}{x}=1
- $$
- - **$x$与$\tan x$是等价无穷小**:
- - 同样有
- $$
- \lim_{x \to 0}\frac{\tan x}{x}=1
- $$
- - **$1 - \cos x$与$\frac{1}{2}x^{2}$是高阶等价无穷小**:
- - 由
- $$
- \lim_{x \to 0}\frac{1 - \cos x}{\frac{1}{2}x^{2}} = 1
- $$
-
-- 补充:
-- $$
- x-\sin x\sim\frac{1}{6}x^{3}
- $$
-
-1. **当$x\to+\infty$时**
- - **$\ln x$与$\sqrt{x}$的关系**:
- - 对于任意正整数$n$,
- $$
- \lim_{x \to +\infty}\frac{\ln x}{x^{n}} = 0
- $$
- - **$x^{n}$与$e^{x}$($n$为常数)**:
- - 对于任意常数$n$,
- $$
- \lim_{x \to +\infty}\frac{x^{n}}{e^{x}} = 0
- $$
-
-* 当$x\to0$时
-
-$$
-\arctan{x}\to\sin{x}\to x\to \arcsin{x}\to \tan{x} \ \ \ \ \ \ {他们相差}\ \ \frac{x^3}{6}
-$$
-
-***重点:!!!!!(如果考试要用的话就要用泰勒展开写出来)***
-
-## 函数连续性
-
-暂无
-
-## 无限小量和无限大量
-
-暂无
-
-# 第四章 微分和微商
-
-## 各种函数的导数
-
-1. $(kx)' = k$
-2. $(x^n)' = nx^{n - 1}$
-3. $(a^x)' = a^x \ln a$
-4. $(e^x)' = e^x$
-5. $(\log_a x)' = \frac{1}{x \ln a}$
-6. $(\ln x)' = \frac{1}{x}$
-7. $(\sin x)' = \cos x$
-8. $(\cos x)' = - \sin x$
-
-*以下是重点*
-
-**9. $(\tan x)' = \sec^2 x$**
-
-**10. $(\cot x)' = - \csc^2 x$**
-
-**11. $(\sec x)' = \sec x \tan x$**
-
-**12. $(\csc x)' = - \csc x \cot x$**
-
-**13. $\displaystyle( \arcsin x)' = \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}$**
-
-**14. $\displaystyle( \arccos x)' = - \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}$**
-
-**15. $\displaystyle( \arctan x)' = \frac{1}{1 + x^2}$**
-
-**16. $\displaystyle( \text{arccot} x)' = - \frac{1}{1 + x^2}$**
-
-1. **双曲正弦函数(sinh x)**
- - 定义:$\displaystyle\sinh x=\frac{e^{x}-e^{-x}}{2}$
- - 导数:$\displaystyle(\sinh x)'=\cosh x$
-2. **双曲余弦函数(cosh x)**
- - 定义:$\displaystyle\cosh x=\frac{e^{x}+e^{-x}}{2}$
- - 导数:$\displaystyle(\cosh x)'=\sinh x$
-
-## 莱布尼兹公式
-
-### 公式表述
-
-若函数$u(x)$和$v(x)$都有$n$阶导数,则
-
-$$
-(uv)^{(n)}=\sum_{k = 0}^{n}C_{n}^{k}u^{(n - k)}v^{(k)}
-$$
-
-其中:
-
-- $\displaystyle C_{n}^{k}=\frac{n!}{k!(n - k)!}$是二项式系数
-- $\displaystyle u^{(n-k)}$表示$u$的$(n - k)$阶导数,当$n-k = 0$时,$u^{(0)}=u$
-- $\displaystyle v^{(k)}$表示$v$的$k$阶导数,当$k = 0$时,$v^{(0)}=v$
-
-> **应用举例**
-> 求$y=x^{2}e^{x}$的$n$阶导数。
-> 令$u = x^{2}$,$v=e^{x}$
-> $u' = 2x$,$u''=2$,$u^{(k)}=0$ for $k>2$
-> $v^{(k)}=e^{x}$ for all $k\geqslant0$
-> 根据莱布尼兹公式$(x^{2}e^{x})^{(n)}=C_{n}^{0}x^{2}e^{x}+C_{n}^{1}(2x)e^{x}+C_{n}^{2}(2)e^{x}$
-> 即$(x^{2}e^{x})^{(n)}=(x^{2}+2nx + n(n - 1))e^{x}$
-
-# 第五章 中值定理
-
-## 拉格朗日中值定理
-
-**定理内容**
-
-- 若函数$y = f(x)$满足:
- - 在闭区间$[a,b]$上连续;
- - 在开区间$(a,b)$内可导。
-- 那么在$(a,b)$内至少存在一点$\xi$,使得
-- $$
- f(b)-f(a)=f^{\prime}(\xi)(b - a)
- $$
-
-> **应用举例**
-> 例如,证明不等式$\displaystyle \frac{b - a}{1 + b^{2}}<\arctan b-\arctan a<\frac{b - a}{1 + a^{2}}$,其中$a < b$。
-> 设$f(x)=\arctan x$,$f(x)$在$[a,b]$上连续,在$(a,b)$内可导,且$\displaystyle f^{\prime}(x)=\frac{1}{1 + x^{2}}$。
-> 根据拉格朗日中值定理,存在$\xi\in(a,b)$,使得$\displaystyle \arctan b-\arctan a=\frac{1}{1+\xi^{2}}(b - a)$。
-> 因为$\displaystyle \frac{1}{1 + b^{2}}<\frac{1}{1+\xi^{2}}<\frac{1}{1 + a^{2}}$
-> 所以$\displaystyle \frac{b - a}{1 + b^{2}}<\arctan b-\arctan a<\frac{b - a}{1 + a^{2}}$。
-
-## 洛必达
-
-没什么好说的
-
-## 函数的极限
-
-1. **函数极限存在的第一充分条件**
-
- - **内容**:设函数$f(x)$在$x_0$的某去心邻域$\dot{U}(x_0,\delta)$内有定义。
- - 若当$x \in (x_0 - \delta,x_0)$时,$f(x)$单调递增且有上界,当$x\in(x_0,x_0+\delta)$时,$f(x)$单调递减且有下界,则$\lim_{x \to x_0}f(x)$存在。
- - 反之,若当$x\in(x_0 - \delta,x_0)$时,$f(x)$单调递减且有下界,当$x\in(x_0,x_0+\delta)$时,$f(x)$单调递增且有上界,则$\lim_{x \to x_0}f(x)$存在。
-2. **函数极限存在的第二充分条件(重点看这个)**
-
- - **内容**:设函数$y = f(x)$在点$x_0$处具有二阶导数且$f^{\prime}(x_0)=0$,$f^{\prime\prime}(x_0)\neq0$。
- - 若$f^{\prime\prime}(x_0)>0$,则函数$y = f(x)$在$x = x_0$处取得极小值;
- - 若$f^{\prime\prime}(x_0)<0$,则函数$y = f(x$在$x = x_0$处取得极大值。
-
-## 函数凹凸性
-
-**利用二阶导数判定**
-设函数$y = f(x)$在区间$I$内具有二阶导数。
-如果$f^{\prime\prime}(x)>0$,$x\in I$,那么函数$y = f(x)$在区间$I$上是凹的。
-如果$f^{\prime\prime}(x)<0$,$x\in I$,那么函数$y = f(x)$在区间$I$上是凸的。
-
-**定义5.2**
-设$f(x)$在$(a,b)$有定义。若对任意$x_1$,$x_2\in(a,b)$和任意$\lambda\in(0,1)$,有
-
-$$
-f(\lambda x_1+(1 - \lambda)x_2)\leq\lambda f(x_1)+(1 - \lambda)f(x_2)
-$$
-
-则称$f(x)$在$(a,b)$为下凸函数;若对任意$x_1$,$x_2\in(a,b)$和任意$\lambda\in(0,1)$,有
-
-$$
-f(\lambda x_1+(1 - \lambda)x_2)\geq\lambda f(x_1)+(1 - \lambda)f(x_2)
-$$
-
-则称$f(x)$在$(a,b)$为上凸函数。
-
-## 函数拐点
-
-**判定方法**
-
-- **二阶导数法**
- - 一般地,若函数$y = f(x)$在点$x_0$处二阶可导,且在$x_0$的某邻域内二阶导数$f^{\prime\prime}(x)$变号(即函数的凹凸性发生改变),同时$f^{\prime\prime}(x_0) = 0$,那么点$(x_0,f(x_0))$是函数$y = f(x)$的一个拐点。
-
-> **二阶导数不存在的点也可能是拐点**
-
-# 第六章&第七章&第八章 积分
-
-* 常见积分公式
-
-# 不定积分基本公式
-
-$$
-\int kdx = kx + c
-$$
-
-$$
-\int x^{n}dx = \frac{x^{n + 1}}{n + 1}+c
-$$
-
-$$
-\int e^{x}dx = e^{x}+c
-$$
-
-$$
-\int a^{x}dx = \frac{a^{x}}{\ln a}+c
-$$
-
-$$
-\int \frac{1}{x}dx = \ln |x|+c
-$$
-
-$$
-\int \sin xdx = -\cos x + c
-$$
-
-$$
-\int \cos xdx = \sin x + c
-$$
-
-$$
-\int \tan xdx = -\ln |\cos x|+c
-$$
-
-$$
-\int \cot xdx = \ln |\sin x|+c
-$$
-
-$$
-\int \csc xdx = \ln |\csc x - \cot x|+c
-$$
-
-$$
-\int \sec xdx = \ln |\sec x + \tan x|+c
-$$
-
-$$
-\int x^{2}dx = \frac{1}{3}x^{3}+c
-$$
-
-$$
-\int \frac{1}{x^{2}}dx = -\frac{1}{x}+c
-$$
-
-$$
-\int \frac{1}{\sin x}dx = \int \csc^{2}xdx = -\cot x + c
-$$
-
-$$
-\int \frac{1}{\cos^{2}x}dx = \int \sec^{2}xdx = \tan x + c
-$$
-
-$$
-\int \frac{1}{1 + x^{2}}dx = \arctan x + c
-$$
-
-$$
-\int \frac{1}{\sqrt{1 - x^{2}}}dx = \arcsin x + c
-$$
-
-$$
-\int \sec x\tan xdx = \sec x + c
-$$
-
-$$
-\int \csc x\cot xdx = -\csc x + c
-$$
-
-$$
-\int \frac{dx}{a^{2}+x^{2}}=\frac{1}{a}\arctan\frac{x}{a}+c
-$$
-
-$$
-\int \frac{dx}{x^{2}-a^{2}}=\frac{1}{2a}\ln|\frac{x - a}{x + a}|+c
-$$
-
-$$
-\int \frac{dx}{\sqrt{a^{2}-x^{2}}}=\arcsin\frac{x}{a}+c
-$$
-
-$$
-\int \frac{dx}{\sqrt{x^{2}+a^{2}}}=\ln|x+\sqrt{x^{2}+a^{2}}|+c
-$$
-
-$$
-\int \frac{dx}{\sqrt{x^{2}-a^{2}}}=\ln|x+\sqrt{x^{2}-a^{2}}|+c
-$$
-
-$$
-\int \frac{x^{2}}{1 + x^{2}}dx=\frac{1}{2}\ln(1 + x^{2})+c
-$$
-
-$$
-\int \frac{1}{1 + x^{2}}dx=\arctan x + c
-$$
-
-### 补充
-
-$$
-\int \frac{x^2}{1 + x^{2}}dx = x - \arctan x + C
-$$
-
-过程如下(懂了吧)
-
-$$
-\begin{align*}
-\frac{x^2}{1 + x^{2}}&=\frac{x^2 + 1 - 1}{1 + x^{2}}\\
-&=\frac{x^2 + 1}{1 + x^{2}} - \frac{1}{1 + x^{2}}\\
-&= 1 - \frac{1}{1 + x^{2}}
-\end{align*}
-$$
-
-$$
-\int\ln xdx=x\ln x - x + C
-$$
-
-## 换元积分
-
-1. **第一类换元法(凑微分法)**
-
- - **示例**:计算$\displaystyle \int 2x\cos(x^{2})dx$。
-
- - 令$u = x^{2}$,则$du=2xdx$。
- - 原积分$\displaystyle \int 2x\cos(x^{2})dx=\int\cos udu=\sin u + C$。
- - 再把$u = x^{2}$代回,得到$\sin(x^{2})+C$。
- - **常见的凑微分形式**:
-
- - $\displaystyle \int f(ax + b)dx=\frac{1}{a}\int f(ax + b)d(ax + b)(a\neq0)$
- - $\displaystyle \int f(x^{n})x^{n - 1}dx=\frac{1}{n}\int f(x^{n})d(x^{n})$。
- - $\displaystyle \int f(\sin x)\cos xdx=\int f(\sin x)d(\sin x)$。
-2. **第二类换元法**
-
- - **根式代换**
- - 当被积函数中含有$\displaystyle \sqrt{a^{2}-x^{2}}(a>0)$时,可令$x = a\sin t$,$t\displaystyle \in\left(-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right)$。
- - 示例:计算$\displaystyle \int\frac{1}{\sqrt{1 - x^{2}}}dx$。
- - 令$x=\sin t$,$\displaystyle t\in\left(-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right)$,则$dx=\cos tdt$。
- - 原积分
- - $$
- \displaystyle \int\frac{1}{\sqrt{1 - x^{2}}}dx=\int\frac{1}{\sqrt{1-\sin^{2}t}}\cos tdt=\int 1dt=t + C
- $$
- - 因为$\displaystyle x = \sin t$,所以$t=\arcsin x$,最终结果为$\arcsin x + C$
- - 当被积函数中含有$\displaystyle \sqrt{x^{2}+a^{2}}(a>0)$时,可令$x = a\tan t$,$\displaystyle t\in\left(-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right)$。
- - 当被积函数中含有$\displaystyle \sqrt{x^{2}-a^{2}}(a>0)$时,可令$x = a\sec t$,$\displaystyle t\in\left(0,\frac{\pi}{2}\right)\cup\left(\frac{\pi}{2},\pi\right)$。
- - **倒代换**
- - 当分母的次数比分子的次数高很多时,可考虑倒代换,即令$\displaystyle x=\frac{1}{t}$。
- - 示例:计算$\displaystyle \int\frac{1}{x^{4}(1 + x^{2})}dx$。
-
- - 令$\displaystyle x=\frac{1}{t}$,则$\displaystyle dx=-\frac{1}{t^{2}}dt$。
- - 原积分
-
- $$
- \displaystyle \int\frac{1}{x^{4}(1 + x^{2})}dx=\int\frac{t^{4}}{1 + t^{2}}\left(-\frac{1}{t^{2}}\right)dt=-\int\frac{t^{2}}{1 + t^{2}}dt
- $$
-
- - 进一步化简
- $$
- \displaystyle =-\int\left(1-\frac{1}{1 + t^{2}}\right)dt=-t+\arctan t + C
- $$
- - 再把$\displaystyle t=\frac{1}{x}$代回,得到$\displaystyle -\frac{1}{x}+\arctan\frac{1}{x}+C$。
-3. **三角代换与双曲代换(补充方法)**
-
- - **三角代换**:三角代换主要是利用三角函数之间的关系
- $\sin^{2}t+\cos^{2}t = 1$,$\sec^{2}t-\tan^{2}t = 1$等来化简根式。
- - **双曲代换(暂时没遇过)**:
- - 双曲函数定义为$\displaystyle \sinh x=\frac{e^{x}-e^{-x}}{2}$,$\displaystyle \cosh x=\frac{e^{x}+e^{-x}}{2}$,且$\cosh^{2}x-\sinh^{2}x = 1$。
- - 当被积函数含有$\displaystyle \sqrt{x^{2}+a^{2}}$时,也可令$x = a\sinh t$,因为$\displaystyle \sqrt{x^{2}+a^{2}}=\sqrt{a^{2}\sinh^{2}t+a^{2}}=a\cosh t$,这样代换后可以简化积分运算。
-
-## 分部积分法
-
-**分部积分公式**
-
-- 设函数$u = u(x)$及$v = v(x)$具有连续导数,那么
-
- $$
- \int u(x)v^{\prime}(x)dx = u(x)v(x)-\int v(x)u^{\prime}(x)dx
- $$
-
- 也可以写成
-
- $$
- \int udv = uv-\int vdu
- $$
-
-## 有理函数的积分
-
-就是拆开
-
-## 定积分
-
-暂无
-
-## 积分中值定理
-
-**积分第一中值定理**
-
-- 若函数$f(x)$在闭区间$[a,b]$上连续,则在$[a,b]$上至少存在一点$\xi$,使得
- $$
- \displaystyle \int_{a}^{b}f(x)dx = f(\xi)(b - a)
- $$
-
-> 这个定理的几何意义是:对于在区间$[a,b]$上连续的函数$y = f(x)$,由曲线$y = f(x)$、$x=a$、$x = b$以及$x$轴所围成的曲边梯形的面积等于以区间$[a,b]$为底,以这个区间内某一点$\xi$处的函数值$f(\xi)$为高的矩形的面积。
-
-**积分第二中值定理**
-
-- 第一形式:设$f(x)$在$[a,b]$上可积,$g(x)$在$[a,b]$上单调递减且$g(x)\geq0$,则存在$\xi\in[a,b]$,使得
-
-$$
-\int_{a}^{b}f(x)g(x)dx = g(a)\int_{a}^{\xi}f(x)dx
-$$
-
-- 第二形式:设$f(x)$在$[a,b]$上可积,$g(x)$在$[a,b]$上单调,那么存在$\xi\in[a,b]$,使得
-
-$$
-\int_{a}^{b}f(x)g(x)dx = g(a)\int_{a}^{\xi}f(x)dx+g(b)\int_{\xi}^{b}f(x)dx
-$$
-
-## 泰勒公式
-
-### 带佩亚诺余项
-
-若函数$f(x)$在点$x_0$存在直至$n$阶导数,则
-
-$$
-\displaystyle f(x)=f(x_0)+f'(x_0)(x - x_0)+\frac{f''(x_0)}{2!}(x - x_0)^2+\cdots+\frac{f^{(n)}(x_0)}{n!}(x - x_0)^n+o((x - x_0)^n)
-$$
-
-其中$o((x - x_0)^n)$为佩亚诺余项,表示当$x\to x_0$时,余项是比$(x - x_0)^n$高阶的无穷小.
-
-### 带拉格朗日余项
-
-若函数$f(x)$在含有$x_0$的某个开区间$(a,b)$内具有$n + 1$阶导数,则对于$\forall x\in(a,b)$,有
-
-$$
-f(x)=f(x_0)+f'(x_0)(x - x_0)+\frac{f''(x_0)}{2!}(x - x_0)^2+\cdots+\frac{f^{(n)}(x_0)}{n!}(x - x_0)^n+R_n(x)
-$$
-
-其中$\displaystyle R_n(x)=\frac{f^{(n + 1)}(\xi)}{(n + 1)!}(x - x_0)^{n + 1}$,$\xi$是介于$x_0$与$x$之间的某个值.
-
-## 常见泰勒公式
-
-### 指数函数
-
-$$
-e^x = 1 + x +\frac{x^2}{2!}+\frac{x^3}{3!}+\cdots+\frac{x^n}{n!}+\cdots
-$$
-
-### 对数函数
-
-$$
-\ln(1 + x)=x-\frac{x^2}{2}+\frac{x^3}{3}-\cdots+(-1)^{n - 1}\frac{x^n}{n}+\cdots
-$$
-
-### 三角函数
-
-- **正弦函数**:
-
-$$
-\sin x = x -\frac{x^3}{3!}+\frac{x^5}{5!}-\cdots+(-1)^{n - 1}\frac{x^{2n - 1}}{(2n - 1)!}+\cdots
-$$
-
-- **余弦函数**:
-
-$$
-\cos x = 1 -\frac{x^2}{2!}+\frac{x^4}{4!}-\cdots+(-1)^{n}\frac{x^{2n}}{(2n)!}+\cdots
-$$
-
-- **正切函数**:
-
-$$
-\tan x = x +\frac{x^3}{3}+\frac{2x^5}{15}+\cdots
-$$
-
-### 反三角函数
-
-- **反正弦函数**:
-
-$$
-\arcsin x = x +\frac{1}{2}\cdot\frac{x^3}{3}+\frac{1\cdot3}{2\cdot4}\cdot\frac{x^5}{5}+\cdots
-$$
-
-- **反正切函数**:
-
-$$
-\arctan x = x -\frac{x^3}{3}+\frac{x^5}{5}-\cdots+(-1)^{k - 1}\frac{x^{2k - 1}}{2k - 1}+\cdots
-$$
-
-### 双曲函数
-
-- **双曲正弦函数**:
-
-$$
-\sinh x = x +\frac{x^3}{3!}+\frac{x^5}{5!}+\cdots+(-1)^{k - 1}\frac{x^{2k - 1}}{(2k - 1)!}+\cdots
-$$
-
-- **双曲余弦函数**:
-
-$$
-\cosh x = 1 +\frac{x^2}{2!}+\frac{x^4}{4!}+\cdots+(-1)^{k}\frac{x^{2k}}{(2k)!}+\cdots
-$$
-
-### 幂函数
-
-$$
-(1 + x)^{\alpha}=1+\alpha x+\frac{\alpha(\alpha - 1)}{2!}x^{2}+\cdots+\frac{\alpha(\alpha - 1)\cdots(\alpha - n + 1)}{n!}x^{n}+\cdots
-$$
-
-### 自己推到:
-
-麦克劳林展开式为:
-
-$$
-f(x)=f(0)+f'(0)x+\frac{f''(0)}{2!}x^{2}+\frac{f'''(0)}{3!}x^{3}+\cdots+\frac{f^{(n)}(0)}{n!}x^{n}+r_{n}(x)
-$$
-
-其中$r_{n}(x)$为余项
-
-## 体积
-
-暂无
-
-## 弧长
-
-#### (1)直角坐标形式
-
-若曲线的方程为$y = f(x)$,$a\leq x\leq b$,且$f(x)$在区间$[a,b]$上具有连续导数,则曲线弧长$s$的计算公式为:
-
-$$
-s=\int_{a}^{b}\sqrt{1 + [f'(x)]^{2}}dx
-$$
-
-#### (2)参数方程形式
-
-若曲线由参数方程$\left\{\begin{array}{l}x = x(t)\\y = y(t)\end{array}\right.$给出,$\alpha\leq t\leq\beta$,其中$x(t)$、$y(t)$在区间$[\alpha,\beta]$上具有连续导数,则曲线弧长$s$的计算公式为:
-
-$$
-s=\int_{\alpha}^{\beta}\sqrt{[x'(t)]^{2}+[y'(t)]^{2}}dt
-$$
-
-#### (3)极坐标形式
-
-若曲线的极坐标方程为$\rho = \rho(\theta)$,$\alpha\leq\theta\leq\beta$,且$\rho(\theta)$在区间$[\alpha,\beta]$上具有连续导数,则曲线弧长$s$的计算公式为:
-
-$$
-s=\int_{\alpha}^{\beta}\sqrt{\rho^{2}(\theta)+[\rho'(\theta)]^{2}}d\theta
-$$
-
-## 曲率
-
-**直角坐标系的曲率**
-
-$$
-\left|\frac{y^{\prime\prime}}{\left[1+(y^{\prime})^{2}\right]^{\frac{3}{2}}}\right|
-$$
-
-**参数方程的曲率**
-
-- 若曲线由参数方程$\left\{\begin{array}{l}x = x(t)\\y = y(t)\end{array}\right.$给出,$t$为参数。则$x^{\prime}=x^{\prime}(t)$,$y^{\prime}=y^{\prime}(t)$,$x^{\prime\prime}=x^{\prime\prime}(t)$,$y^{\prime\prime}=y^{\prime\prime}(t)$。
-- 曲率公式为
- $$
- \left|\frac{x^{\prime}(t)y^{\prime\prime}(t)-x^{\prime\prime}(t)y^{\prime}(t)}{\left[(x^{\prime}(t))^{2}+(y^{\prime}(t))^{2}\right]^{\frac{3}{2}}}\right|
- $$
-
-## 面积
-
-1. **直角坐标下求面积**
-
- - 设函数$y = f(x)$在区间$[a,b]$上连续且$f(x)\geqslant0$,那么由曲线$y = f(x)$,直线$x = a$,$x = b$以及$x$轴所围成的曲边梯形的面积
-
- $$
- \int_{a}^{b}f(x)dx
- $$
-
-2. **极坐标下求面积**
-
- - 由极坐标方程$\rho=\rho(\theta)$,$\alpha\leqslant\theta\leqslant\beta$所围成的图形的面积
- $$
- S=\frac{1}{2}\int_{\alpha}^{\beta}\rho^{2}(\theta)d\theta
- $$
-3. **参数方程下求面积**
-
- - 若曲线$C$的参数方程为$\left\{\begin{array}{l}x = x(t)\\y = y(t)\end{array}\right.$,$\alpha\leqslant t\leqslant\beta$,且$x(t)$,$y(t)$具有连续的一阶导数,$x^{\prime}(t)$不变号。
- - 当$x^{\prime}(t)>0$时,曲线$C$与直线$x = a,x = b,y = 0$所围成的图形的面积
-
- $$
- A=\int_{\alpha}^{\beta}y(t)x^{\prime}(t)dt
- $$
-
-### **直角坐标与极坐标的转换关系**
-
-- 直角坐标用$(x,y)$表示,极坐标用$(\rho,\theta)$表示,它们之间的转换公式为$x = \rho\cos\theta$,$y=\rho\sin\theta$,且$\rho^{2}=x^{2} + y^{2}$
-
-# 一些例题
-
-* 求极限
-
-$$
-\lim _{n \rightarrow \infty} \frac{1}{n} \sum_{i=1}^n \frac{\ln (1+1 / i)}{\sin 1 / i}
-$$
-
-* 解答:
-
-$$
-\lim _{n \rightarrow \infty} \frac{1}{n} \sum_{i=1}^n \frac{\ln (1+1 / i)}{\sin 1 / i}=\lim _{n \rightarrow \infty} \frac{\ln (1+1 / n)}{\sin 1 / n}=\lim _{x \rightarrow 0} \frac{\ln (1+x)}{\sin x}=1
-$$
-
-# 黎曼和
-
-当分割子区间的最大长度$\lambda \to 0$($n\to+\infty$且分割越来越细)时,黎曼和的极限若存在,就是函数$f(x)$在区间$[a,b]$上的定积分,即
-
-$$
-\int_{a}^{b}f(x)dx=\lim\limits_{\lambda\to0}\sum_{i = 1}^{n}f(\xi_{i})\Delta x_{i}
-$$
-
-# 第十章 数项级数
-
-## 一、正项级数敛散性判别法
-
-### (一)比较判别法
-
-1. **原理**:设$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$和$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}b_{n}$是两个正项级数,且$a_{n}\leq b_{n}(n = 1,2,\cdots)$。若$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}b_{n}$收敛,则$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$也收敛;若$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$发散,则$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}b_{n}$也发散。
-2. **例如**:判断$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}+ 1}$的敛散性。因为$\displaystyle\frac{1}{n^{2}+1}<\frac{1}{n^{2}}$,而$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}}$是收敛的$p$级数($p = 2>1$),所以$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}+1}$收敛。
-
-### (二)比较判别法的极限形式
-
-1. **原理**:设$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$和$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}b_{n}$是两个正项级数,且$\displaystyle\lim_{n \rightarrow \infty}\frac{a_{n}}{b_{n}} = l$( $ 0 < l <+\infty$),则$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$与$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}b_{n}$敛散性相同。
-2. **例如**:判断$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\sin\frac{1}{n}$的敛散性。因为$\displaystyle\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{\sin\frac{1}{n}}{\frac{1}{n}} = 1$,而$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n}$发散,所以$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\sin\frac{1}{n}$发散。
-
-### (三)比值判别法(达朗贝尔判别法)
-
-1. **原理**:设$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$是正项级数,且$\displaystyle\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{a_{n + 1}}{a_{n}}=\rho$。当$\displaystyle\rho<1$时,级数$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$收敛;当$\displaystyle\rho>1$(包括$\displaystyle\rho = +\infty$)时,级数$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$发散;当$\displaystyle\rho = 1$时,判别法失效。
-2. **例如**:判断$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{n!}{n^{n}}$的敛散性。计算$\displaystyle\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{a_{n+1}}{a_{n}}=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{(n + 1)!}{(n+1)^{n+1}}\cdot\frac{n^{n}}{n!}=\lim_{n\rightarrow\infty}\left(\frac{n}{n + 1}\right)^{n}=\frac{1}{e}<1$,所以级数收敛。
-
-### (四)根值判别法(柯西判别法)
-
-1. **原理**:设$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$是正项级数,且$\displaystyle\lim_{n\rightarrow\infty}\sqrt[n]{a_{n}}=\rho$。当$\displaystyle\rho<1$时,级数$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$收敛;当$\displaystyle\rho>1$(包括$\displaystyle\rho = +\infty$)时,级数$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$发散;当$\displaystyle\rho = 1$时,判别法失效。
-2. **例如**:判断$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\left(\frac{n}{2n+1}\right)^{n}$的敛散性。$\displaystyle\lim_{n\rightarrow\infty}\sqrt[n]{a_{n}}=\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{n}{2n + 1}=\frac{1}{2}<1$,所以该级数收敛。
-
-### (五)积分判别法
-
-1. **原理**:设$f(x)$是$[1,+\infty)$上非负、单调递减的连续函数,令$a_{n}=f(n)$,则级数$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$与反常积分$\displaystyle\int_{1}^{+\infty}f(x)dx$同敛散。
-2. **例如**:判断$\displaystyle\sum_{n = 2}^{\infty}\frac{1}{n\ln n}$的敛散性。考虑函数$f(x)=\frac{1}{x\ln x}$,$\displaystyle\int_{2}^{+\infty}\frac{1}{x\ln x}dx=\lim_{t\rightarrow+\infty}\int_{2}^{t}\frac{1}{x\ln x}dx=\lim_{t\rightarrow+\infty}[\ln(\ln x)]_{2}^{t}=+\infty$,所以级数$\displaystyle\sum_{n = 2}^{\infty}\frac{1}{n\ln n}$发散。
-
-### (六)拉阿比判别法
-
-1. **原理**:设$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$是正项级数,且$\displaystyle\lim_{n \to \infty} n\left(\frac{a_{n}}{a_{n + 1}} - 1\right)=R$。
- - 当$R > 1$时,级数$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$收敛;
- - 当$R < 1$时,级数$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$发散;
- - 当$R = 1$时,判别法失效。
-2. **例如**:判断级数$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{(2n)!}{(n!)^{2}}\cdot\frac{1}{2^{n}}$的敛散性。
- 计算$\displaystyle\lim_{n \to \infty} n\left(\frac{a_{n}}{a_{n + 1}} - 1\right)$:
-
-$$
-\begin{align*}
-a_{n}&=\frac{(2n)!}{(n!)^{2}}\cdot\frac{1}{2^{n}}\\
-a_{n + 1}&=\frac{(2(n + 1))!}{((n + 1)!)^{2}}\cdot\frac{1}{2^{n + 1}}\\
-\frac{a_{n}}{a_{n + 1}}&=\frac{(2n)!}{(n!)^{2}}\cdot\frac{1}{2^{n}}\cdot\frac{((n + 1)!)^{2}}{(2(n + 1))!}\cdot 2^{n + 1}\\
-&=\frac{(2n)!}{(n!)^{2}}\cdot\frac{((n + 1)!)^{2}}{(2n + 2)!}\cdot 2\\
-&=\frac{(2n)!}{(n!)^{2}}\cdot\frac{(n + 1)^{2}\cdot (n!)^{2}}{(2n + 2)\cdot(2n + 1)\cdot(2n)!}\cdot 2\\
-&=\frac{(n + 1)^{2}}{(2n + 2)\cdot(2n + 1)}\cdot 2\\
-&=\frac{(n + 1)^{2}}{(n + 1)(2n + 1)}\cdot 2\\
-&=\frac{n + 1}{2n + 1}\cdot 2
-\end{align*}
-$$
-
-$$
-\begin{align*}
-\lim_{n \to \infty} n\left(\frac{a_{n}}{a_{n + 1}} - 1\right)&=\lim_{n \to \infty} n\left(\frac{n + 1}{2n + 1}\cdot 2 - 1\right)\\
-&=\lim_{n \to \infty} n\left(\frac{2n + 2 - (2n + 1)}{2n + 1}\right)\\
-&=\lim_{n \to \infty} n\cdot\frac{1}{2n + 1}\\
-&=\lim_{n \to \infty}\frac{n}{2n + 1}\\
-&=\frac{1}{2} < 1
-\end{align*}
-$$
-
-所以级数$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{(2n)!}{(n!)^{2}}\cdot\frac{1}{2^{n}}$发散。
-
-## 二、交错级数敛散性判别法
-
-### (一)莱布尼茨判别法
-
-1. **原理**:对于交错级数$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}(- 1)^{n - 1}a_{n}(a_{n}>0)$,如果$a_{n}\geq a_{n + 1}(n = 1,2,\cdots)$,且$\displaystyle\lim_{n\rightarrow\infty}a_{n}=0$,那么交错级数$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}(-1)^{n-1}a_{n}$收敛。
-2. **例如**:判断$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}(-1)^{n - 1}\frac{1}{n}$的敛散性。$a_{n}=\frac{1}{n}$,显然$\displaystyle\frac{1}{n}\geq\frac{1}{n + 1}$,且$\displaystyle\lim_{n\rightarrow\infty}\frac{1}{n}=0$,所以该交错级数收敛。
-
-## 三、任意项级数敛散性判别法
-
-### (一)绝对收敛判别法
-
-1. **原理**:若$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\vert a_{n}\vert$收敛,则$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$绝对收敛,且$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$收敛。
-2. **例如**:判断$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{\sin n}{n^{2}}$的敛散性。因为$\displaystyle\left|\frac{\sin n}{n^{2}}\right|\leq\frac{1}{n^{2}}$,而$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n^{2}}$收敛,所以$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{\sin n}{n^{2}}$绝对收敛,从而该级数收敛。
-
-### (二)条件收敛判别法
-
-如果$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$收敛,但$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\vert a_{n}\vert$发散,则$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}a_{n}$条件收敛。例如$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}(-1)^{n - 1}\frac{1}{n}$收敛,但$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}\left|(-1)^{n - 1}\frac{1}{n}\right|=\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{n}$发散,所以$\displaystyle\sum_{n = 1}^{\infty}(-1)^{n - 1}\frac{1}{n}$条件收敛。
-
-# 第十一章到第十三章
-
-# 狄利克雷判别法:
-
-## 一、数项级数的狄利克雷判别法
-
-设级数$\sum_{n=1}^{\infty}a_n b_n$,如果满足:
-
-1. 部分和序列$A_n = \sum_{k=1}^{n}a_k$有界,即存在常数$M$,使得对所有$n$,都有:
-$$
-|A_n| = \left|\sum_{k=1}^{n}a_k\right| \leq M
-$$
-
-2. 数列$\{b_n\}$单调趋于零,即:
- - 单调递减或单调递增;
- $\lim_{n \to \infty} b_n = 0$。
-
-则级数$\sum_{n=1}^{\infty} a_n b_n$收敛。
-
-## 二、函数项级数的狄利克雷判别法
-
-设函数项级数:
-
-$$
-\sum_{n=1}^{\infty} a_n(x)b_n(x)
-$$
-
-如果满足:
-
-1. 对每个固定的$x$,部分和序列
-
-$$
-A_n(x) = \sum_{k=1}^{n} a_k(x)
-$$
-
-有界,即存在常数$M(x)$,使得:
-
-$$
-|A_n(x)|\leq M(x)
-$$
-
-2. 函数序列$\{b_n(x)\}$对$n$单调趋于零,即满足:
- - 单调性:对于每个固定的$x$,$b_n(x)$关于$n$单调递减或递增;
- - 极限性:对每个固定的$x$,有$\lim_{n \to \infty} b_n(x) = 0$。
-
-则函数项级数$\sum_{n=1}^{\infty} a_n(x)b_n(x)$收敛。
-
-## 三、广义积分的狄利克雷判别法
-
-设积分:
-
-$$
-\int_{a}^{+\infty} f(x)g(x)\,\mathrm{d}x
-$$
-
-如果满足:
-
-1. 积分的原函数
-
-$$
-F(x)=\int_{a}^{x}f(t)\,\mathrm{d}t
-$$
-
-有界,即存在常数$M$,使得:
-
-$$
-|F(x)|\leq M, \quad x \ge a
-$$
-
-2. 函数$g(x)$满足:
- - 在区间$[a,+\infty)$上单调趋于零;
- $\lim_{x \to +\infty} g(x)=0$。
-
-则广义积分$\int_{a}^{+\infty} f(x)g(x)\,\mathrm{d}x$收敛。
-
-## 四、瑕积分的狄利克雷判别法
-
-设积分存在瑕点$x = a$(假设瑕点为积分下限,其他点类似),考虑积分:
-
-$$
-\int_{a}^{b}f(x)g(x)\,\mathrm{d}x
-$$
-
-如果满足:
-
-1. 积分的原函数:
-
-$$
-F(x)=\int_{a}^{x}f(t)\,\mathrm{d}t
-$$
-
-在靠近瑕点$x=a$时有界。
-
-2. 函数$g(x)$满足:
- - 在$(a,b]$上单调趋于零(当$x \to a^+$时);
- -$\lim_{x \to a^+}g(x)=0$。
-
-则瑕积分$\int_{a}^{b}f(x)g(x)\,\mathrm{d}x$收敛。
-
-# 阿贝尔判别法:
-
-## 一、数项级数的阿贝尔判别法
-
-考虑级数:
-
-$$
-\sum_{n=1}^{\infty} a_n b_n
-$$
-
-如果满足以下两个条件:
-
-1. 级数$\sum_{n=1}^{\infty} a_n$**收敛**(而非仅仅有界);
-2. 数列$\{b_n\}$为**单调有界数列**,即:
- - 存在有限的常数$M$,使得$|b_n|\leq M$,且单调(递增或递减)。
-
-则级数$\sum_{n=1}^{\infty} a_n b_n$**收敛**。
-
-## 二、函数项级数的阿贝尔判别法
-
-### 判别法描述:
-
-考虑函数项级数:
-
-$$
-\sum_{n=1}^{\infty} a_n(x) b_n(x)
-$$
-
-如果满足:
-
-1. 对每个固定的$x$,级数
-
-$$
-\sum_{n=1}^{\infty} a_n(x)
-$$
-
-收敛;
-
-2. 对每个固定的$x$,函数序列$\{b_n(x)\}$单调有界,即:
- - 存在常数$M(x)$,使得对所有$n$,$|b_n(x)|\leq M(x)$;
- - 对于固定的$x$,关于$n$单调递增或递减。
-
-则函数项级数$\sum_{n=1}^{\infty}a_n(x)b_n(x)$收敛。
-
-## 三、广义积分的阿贝尔判别法
-
-### 判别法描述:
-
-考虑广义积分:
-
-$$
-\int_{a}^{+\infty} f(x)g(x)\,\mathrm{d}x
-$$
-
-如果满足:
-
-1. 积分$\int_{a}^{+\infty} f(x)\,\mathrm{d}x$**收敛**;
-2. 函数$g(x)$在区间$[a,+\infty)$上**单调有界**,即:
- - 存在常数$M$,使得$|g(x)|\leq M$,且$g(x)$在$[a,+\infty)$上单调。
-
-则广义积分$\int_{a}^{+\infty} f(x)g(x)\,\mathrm{d}x$**收敛**。
-
-## 四、瑕积分的阿贝尔判别法
-
-### 判别法描述:
-
-考虑具有瑕点的积分(例如积分下限有瑕点$a$):
-
-$$
-\int_{a}^{b} f(x)g(x)\,\mathrm{d}x
-$$
-
-如果满足:
-
-1. 瑕积分$\int_{a}^{b} f(x)\,\mathrm{d}x$**收敛**;
-2. 函数$g(x)$在$(a,b]$上**单调有界**,即:
- - 存在常数$M$,使得对所有$x\in(a,b]$,有$|g(x)|\leq M$;
- - 在区间靠近瑕点$a$时,函数$g(x)$是单调的。
-
-则瑕积分$\int_{a}^{b} f(x)g(x)\,\mathrm{d}x$**收敛**。
-
-# 总结成一句话:
-
-- **狄利克雷** 判别法:部分和有界 (震荡) × 单调趋零 = 收敛。
-- **阿贝尔** 判别法:已知收敛 (收敛×单调有界) = 收敛。
-
-# 第十四章 傅里叶级数
-
-## 一、傅里叶级数的基本概念与公式
-
-一个定义在区间$[-l, l]$上周期为$2l$的函数$f(x)$,可表示成傅里叶级数:
-
-$$
-f(x) = \frac{a_0}{2} + \sum_{n=1}^{\infty} \left[a_n\cos\frac{n\pi x}{l} + b_n\sin\frac{n\pi x}{l}\right]
-$$
-
-### 系数计算公式:
-
-- **常数项$a_0$**:
-
-$$
-a_0 = \frac{1}{l}\int_{-l}^{l}f(x)\,dx
-$$
-
-- **余弦项系数$a_n$**($n\geq 1$):
-
-$$
-a_n = \frac{1}{l}\int_{-l}^{l}f(x)\cos\frac{n\pi x}{l}\,dx
-$$
-
-- **正弦项系数$b_n$**($n\geq 1$):
-
-$$
-b_n = \frac{1}{l}\int_{-l}^{l}f(x)\sin\frac{n\pi x}{l}\,dx
-$$
-
-## 二、傅里叶级数的特殊区间(常见):
-
-### (一)区间$[-\pi,\pi]$(标准区间)
-
-若函数定义在$[- \pi,\pi]$,周期为$2\pi$,傅里叶级数为:
-
-$$
-f(x)=\frac{a_0}{2}+\sum_{n=1}^{\infty}(a_n\cos nx+b_n\sin nx)
-$$
-
-- 系数公式:
-
-$$
-a_0=\frac{1}{\pi}\int_{-\pi}^{\pi}f(x)\,dx,\quad
-a_n=\frac{1}{\pi}\int_{-\pi}^{\pi}f(x)\cos nx\,dx,\quad
-b_n=\frac{1}{\pi}\int_{-\pi}^{\pi}f(x)\sin nx\,dx
-$$
-
-### (二)区间$[0,2\pi]$
-
-若函数定义在区间$[0,2\pi]$,周期为$2\pi$,傅里叶级数展开为:
-
-$$
-f(x)=\frac{a_0}{2}+\sum_{n=1}^{\infty}(a_n\cos nx+b_n\sin nx)
-$$
-
-- 系数计算:
-
-$$
-a_0=\frac{1}{\pi}\int_{0}^{2\pi}f(x)\,dx,\quad
-a_n=\frac{1}{\pi}\int_{0}^{2\pi}f(x)\cos nx\,dx,\quad
-b_n=\frac{1}{\pi}\int_{0}^{2\pi}f(x)\sin nx\,dx
-$$
-
-### (三)区间$[-l,l]$(一般区间)
-
-一般区间的情况(区间长度为$2l$),傅里叶级数通式为:
-
-$$
-f(x)=\frac{a_0}{2}+\sum_{n=1}^{\infty}\left(a_n\cos\frac{n\pi x}{l}+b_n\sin\frac{n\pi x}{l}\right)
-$$
-
-- 系数计算:
-
-$$
-a_0=\frac{1}{l}\int_{-l}^{l}f(x)\,dx,\quad
-a_n=\frac{1}{l}\int_{-l}^{l}f(x)\cos\frac{n\pi x}{l}\,dx,\quad
-b_n=\frac{1}{l}\int_{-l}^{l}f(x)\sin\frac{n\pi x}{l}\,dx
-$$
-
-## 三、小结(核心公式记忆):
-
-- 通式记忆:
-
-$$
-f(x)=\frac{a_0}{2}+\sum_{n=1}^{\infty}(a_n\cos\frac{n\pi x}{l}+b_n\sin\frac{n\pi x}{l})
-$$
-
-- 一般系数公式:
-
-$$
-a_0=\frac{1}{l}\int_{-l}^{l}f(x)dx,\quad
-a_n=\frac{1}{l}\int_{-l}^{l}f(x)\cos\frac{n\pi x}{l}dx,\quad
-b_n=\frac{1}{l}\int_{-l}^{l}f(x)\sin\frac{n\pi x}{l}dx
-$$
-
-- 区间特化记忆:
- - 标准区间$[-\pi,\pi]$时,公式中$l=\pi$;
- - 区间$[0,2\pi]$时,积分区间改为$[0,2\pi]$。
-
-# 第十五章——第二十章
-
-## 一、二元函数的极限与连续性
-
-### 1. 函数极限定义
-
-假设函数$f(x,y)$定义在点$(x_0,y_0)$的去心领域内,若对任意路径$(x,y)\rightarrow(x_0,y_0)$,极限值均存在且相等,则记为极限:
-
-$$
-\lim_{(x,y)\to(x_0,y_0)} f(x,y)=L
-$$
-
-### 2. 二元函数极限存在判定
-
-- 当沿不同路径趋于同一点的极限值不同时,则该二元函数极限不存在。
-
-常用方法:
-
-- 沿特殊路径(如$x = x_0$,$y = y_0$,$y = k(x - x_0)$等)求极限并比较。
-- 极坐标法:将$(x, y)$替换为$(r\cos\theta, r\sin\theta)$,考察当$r \to 0$时的极限。
-
-### 3. 二元函数的连续性
-
-若二元函数满足:
-
-$$
-\lim_{(x,y)\to(x_0,y_0)}f(x,y)=f(x_0,y_0)
-$$
-
-则称函数在点$(x_0,y_0)$连续。
-
-连续函数的性质:
-
-- 基本运算法则(加、减、乘、除、复合运算)在连续点均保持连续。
-- 多项式函数、指数函数、三角函数在定义域内连续。
-
-## 二、二元函数的偏导数与高阶偏导
-
-### 1. 偏导数定义
-
-给定二元函数$z = f(x, y)$,偏导数表示函数沿坐标轴方向的变化率:
-
-$$
-f_x(x,y)=\frac{\partial f}{\partial x}=\lim_{\Delta x \to 0}\frac{f(x+\Delta x,y)-f(x,y)}{\Delta x}
-$$
-
-$$
-f_y(x,y)=\frac{\partial f}{\partial y}=\lim_{\Delta y \to 0}\frac{f(x,y+\Delta y)-f(x,y)}{\Delta y}
-$$
-
-### 2. 高阶偏导
-
-常见的二阶偏导:
-
-$$
-f_{xx}(x,y)=\frac{\partial^2 f}{\partial x^2}, \quad f_{yy}(x,y)=\frac{\partial^2 f}{\partial y^2},\quad f_{xy}(x,y)=\frac{\partial^2 f}{\partial y \partial x},\quad f_{yx}(x,y)=\frac{\partial^2 f}{\partial x \partial y}
-$$
-
-偏导连续、光滑函数具有性质:
-
-$$
-f_{xy}(x,y)=f_{yx}(x,y)
-$$
-
-(克莱罗定理)
-
-## 三、二元函数的可微性与全微分
-
-### 1. 二元函数的可微定义
-
-设二元函数$z=f(x,y)$,若其变化量可表示为线性主部与高阶无穷小之和:
-
-$$
-\Delta z = f(x+\Delta x,y+\Delta y)-f(x,y)=f_x(x,y)\Delta x+f_y(x,y)\Delta y+o(\rho),\quad(\rho=\sqrt{\Delta x^2+\Delta y^2})
-$$
-
-且满足:
-
-$$
-\lim_{\rho\to 0}\frac{o(\rho)}{\rho}=0
-$$
-
-则称函数在该点可微。其中:
-
--$f_x(x,y), f_y(x,y)$为函数在$(x,y)$点的偏导数。
--$o(\rho)$为高阶无穷小量,其在点邻域内趋于零的速度快于线性小量$\rho$。
-
-几何意义:
-可微函数在该点局部表现如同一个线性函数,且误差项相对于线性近似部分极小,保证函数在该点附近可用线性函数很好地逼近。
-
-### 2. 全微分形式
-
-若函数在点$(x,y)$可微,则全微分为:
-
-$$
-dz = f_x(x,y)dx + f_y(x,y)dy
-$$
-
-作为函数在该点的线性近似。
-
-### 3. 可微性与连续性、偏导关系:
-
-函数可微 ⇒ 函数必定连续,且偏导数存在。但偏导数存在不能保证函数一定可微。充分条件(常见判定定理):
-
-- 若函数两个偏导数在点附近连续,则该函数在该点一定可微。
-
-## 四、二元函数的极值与最小二乘法
-
-### 1. 极值
-
-若点$(x_0, y_0)$为极值点(可能极大或极小),则有:
-
-$$
-f_x(x_0,y_0)=0,\quad f_y(x_0,y_0)=0
-$$
-
-#### 二阶导数判别法
-
-定义 Hessian 判别式:
-
-$$
-H =
-\begin{vmatrix}
-f_{xx}(x_0,y_0) & f_{xy}(x_0,y_0) \\
-f_{yx}(x_0,y_0) & f_{yy}(x_0,y_0)
-\end{vmatrix}
-$$
-
-- 若$H>0, f_{xx}(x_0,y_0)>0$,点为极小;
-- 若$H>0, f_{xx}(x_0,y_0)<0$,点为极大;
-- 若$H<0$,则为鞍点,不为极值点。
-
-### 2. 最小二乘法(Least Squares Method)
-
-拟合数据曲线,用以确定线性模型参数:
-
-对于拟合函数$y = ax + b$,最小化平方误差之和:
-
-$$
-S(a,b) = \sum_{i=1}^{n}(y_i - ax_i - b)^2
-$$
-
-通过偏导求驻点建立法方程:
-
-$$
-\frac{\partial S}{\partial a}=0,\quad \frac{\partial S}{\partial b}=0
-$$
-
-由此解出最优参数$a, b$。
-
-## 五、条件极值与拉格朗日乘数法
-
-求函数$f(x,y)$在约束条件$g(x,y)=0$下的极值。
-
-构建拉格朗日函数:
-
-$$
-L(x,y,\lambda)=f(x,y)-\lambda g(x,y)
-$$
-
-其中$g(x,y)=h(x,y)-c$为约束函数。
-
-由方程组:
-
-$$
-\nabla L = 0 \Rightarrow
-\begin{cases}
-f_x(x,y)-\lambda g_x(x,y)=0 \\
-f_y(x,y)-\lambda g_y(x,y)=0 \\
-g(x,y)=0
-\end{cases}
-$$
-
-求解确定极值点。
-
-## 六、含参变量的积分、广义积分与欧拉积分
-
-### 1. 含参变量积分
-
-积分形式:
-
-$$
-F(a)=\int_{u(a)}^{v(a)} f(x,a)\,dx
-$$
-
-求导法则(Leibniz公式):
-
-$$
-F'(a)=f[v(a),a]\cdot v'(a)-f[u(a),a]\cdot u'(a)+\int_{u(a)}^{v(a)} \frac{\partial f}{\partial a}(x,a)\,dx
-$$
-
-### 2. 广义积分
-
-例如:
-
-$$
-\int_{0}^{+\infty} f(x,a)\,dx
-$$
-
-判断广义积分收敛的常用方法:
-
-- 比较判别法
-- 极限判别法
-
-### 3. 欧拉积分
-
-- 第一类欧拉积分(Beta函数):
-
-$$
-B(x,y)=\int_0^1 t^{x-1}(1-t)^{y-1}\,dt,\quad x>0,y>0
-$$
-
-- 第二类欧拉积分(Gamma函数):
-
-$$
-\Gamma(x)=\int_0^{+\infty} t^{x-1}e^{-t}\,dt,\quad x>0
-$$
-
-- 两者关系:
-
-$$
-B(x,y)=\frac{\Gamma(x)\Gamma(y)}{\Gamma(x+y)}
-$$
-
-## 七、重积分
-
-### 二重积分定义
-
-设区域$D$为闭区域,则二重积分表示为:
-
-$$
-\iint_{D} f(x,y)\,dxdy
-$$
-
-### 计算方法
-
-- 直角坐标系下的积分:
-
-$$
-\iint_{D} f(x,y)\,dxdy=\int_{x=a}^{x=b}\int_{y=g_1(x)}^{y=g_2(x)} f(x,y)\,dydx
-$$
-
-- 极坐标变换:
-
-$$
-x=r\cos\theta,\quad y=r\sin\theta,\quad dxdy=r\,drd\theta
-$$
-
-### 应用
-
-- 求面积、体积、质量、重心等
-- 交换积分次序 (Fubini定理):
-
-$$
-\int_{x=a}^{x=b}\int_{y=c}^{y=d}f(x,y)\,dydx=\int_{y=c}^{y=d}\int_{x=a}^{x=b}f(x,y)\,dxdy
-$$
diff --git a/otherdocs/数分笔记/数学分析完整笔记.pdf b/otherdocs/数分笔记/数学分析完整笔记.pdf
deleted file mode 100644
index d1dc757..0000000
Binary files a/otherdocs/数分笔记/数学分析完整笔记.pdf and /dev/null differ
diff --git a/otherdocs/数字电路/数字电路基础.md b/otherdocs/数字电路/数字电路基础.md
deleted file mode 100644
index 726d8bc..0000000
--- a/otherdocs/数字电路/数字电路基础.md
+++ /dev/null
@@ -1,400 +0,0 @@
-
-## 一、逻辑代数定律和计算规则
-
-| 定律/规则名称 | 表达式 | 解释 |
-| --------- | ----------------------------------------------------------------------------------- | ------------------- |
-| 恒等律 | $A + 0 = A$
$A \cdot 1 = A$ | 任何变量与0相加或与1相乘等于自身 |
-| 零律 | $A + 1 = 1$
$A \cdot 0 = 0$ | 任何变量与1相加或与0相乘等于1或0 |
-| 幂等律 | $A + A = A$
$A \cdot A = A$ | 任何变量与自身相加或相乘等于自身 |
-| 互补律 | $A + \overline{A} = 1$
$A \cdot \overline{A} = 0$ | 任何变量与其补码相加等于1,相乘等于0 |
-| **交换律** | | |
-| 加法交换律 | $A + B = B + A$ | 加法运算的交换律 |
-| 乘法交换律 | $A \cdot B = B \cdot A$ | 乘法运算的交换律 |
-| **结合律** | | |
-| 加法结合律 | $(A + B) + C = A + (B + C)$ | 加法运算的结合律 |
-| 乘法结合律 | $(A \cdot B) \cdot C = A \cdot (B \cdot C)$ | 乘法运算的结合律 |
-| **分配律** | | |
-| 乘法分配律 | $A \cdot (B + C) = A \cdot B + A \cdot C$ | 乘法对加法的分配律 |
-| 加法分配律 | $A + (B \cdot C) = (A + B) \cdot (A + C)$ | 加法对乘法的分配律 |
-| **吸收律** | | |
-| 吸收律1 | $A + A \cdot B = A$ | 吸收律的第一种形式 |
-| 吸收律2 | $A \cdot (A + B) = A$ | 吸收律的第二种形式 |
-| **德摩根定律** | | |
-| 德摩根定律1 | $\overline{A + B} = \overline{A} \cdot \overline{B}$ | 逻辑加法的德摩根定律 |
-| 德摩根定律2 | $\overline{A \cdot B} = \overline{A} + \overline{B}$ | 逻辑乘法的德摩根定律 |
-| **简化定律** | | |
-| 简化定律1 | $A + \overline{A} \cdot B = A + B$ | 简化逻辑表达式 |
-| 简化定律2 | $A \cdot (\overline{A} + B) = A \cdot B$ | 简化逻辑表达式 |
-| **共识定律** | | |
-| 共识定律 (积之和形式) | $AB + \overline{A}C + BC = AB + \overline{A}C$ | 较难,常用于逻辑化简。项 `BC` 是 `AB` 和 `A`C 的共识项,是冗余的。 |
-| 共识定律 (和之积形式) | $(A+B)(\overline{A}+C)(B+C) = (A+B)(\overline{A}+C)$ | 较难,常用于逻辑化简。项 `(B+C)` 是 `(A+B)` 和 `(A`+C) 的共识项,是冗余的。|
-| **反演定律** | | |
-| 反演定律 | $A = \overline{\overline{A}}$ | 变量的双重否定等于自身 |
-
-### 推导过程
-
-1. **基本定律**
- - **恒等律**:$A + 0 = A$ 和 $A \cdot 1 = A$ 是逻辑代数的基本定义。
- - **零律**:$A + 1 = 1$ 和 $A \cdot 0 = 0$ 也是逻辑代数的基本定义。
- - **幂等律**:$A + A = A$ 和 $A \cdot A = A$ 是因为逻辑加法和乘法运算的特性。
- - **互补律**:$A + \overline{A} = 1$ 和 $A \cdot \overline{A} = 0$ 是逻辑变量和其补码的定义。
-
-2. **交换律**
- - **加法交换律**:$A + B = B + A$ 是逻辑加法的交换特性。
- - **乘法交换律**:$A \cdot B = B \cdot A$ 是逻辑乘法的交换特性。
-
-3. **结合律**
- - **加法结合律**:$(A + B) + C = A + (B + C)$ 是逻辑加法的结合特性。
- - **乘法结合律**:$(A \cdot B) \cdot C = A \cdot (B \cdot C)$ 是逻辑乘法的结合特性。
-
-4. **分配律**
- - **乘法分配律**:$A \cdot (B + C) = A \cdot B + A \cdot C$ 是逻辑乘法对加法的分配特性。
- - **加法分配律**:$A + (B \cdot C) = (A + B) \cdot (A + C)$ 是逻辑加法对乘法的分配特性。
-
-5. **吸收律**
- - **吸收律1**:$A + A \cdot B = A$ 可以从 $A + A \cdot B = A \cdot (1 + B) = A \cdot 1 = A$ 推导得出。
- - **吸收律2**:$A \cdot (A + B) = A$ 可以从 $A \cdot (A + B) = A \cdot A + A \cdot B = A + A \cdot B = A$ 推导得出。
-
-6. **德摩根定律**
- - **德摩根定律1**:$\overline{A + B} = \overline{A} \cdot \overline{B}$ 是逻辑加法的德摩根定律。
- - **德摩根定律2**:$\overline{A \cdot B} = \overline{A} + \overline{B}$ 是逻辑乘法的德摩根定律。
-
-7. **简化定律**
- - **简化定律1**:$A + \overline{A} \cdot B = A + B$ 可以从 $A + \overline{A} \cdot B = (A + \overline{A}) \cdot (A + B) = 1 \cdot (A + B) = A + B$ 推导得出。
- - **简化定律2**:$A \cdot (\overline{A} + B) = A \cdot B$ 可以从 $A \cdot (\overline{A} + B) = A \cdot \overline{A} + A \cdot B = 0 + A \cdot B = A \cdot B$ 推导得出。
-
-8. **共识定律**
- - **共识定律**:$(A + B) \cdot (\overline{A} + C) = (A + B) \cdot (\overline{A} + C) \cdot (B + C)$ 可以从 $(A + B) \cdot (\overline{A} + C) = (A + B) \cdot (\overline{A} + C) \cdot (B + C)$ 推导得出,因为 $(A + B) \cdot (\overline{A} + C) \leq (B + C)$。
-
-9. **反演定律**
- - **反演定律**:$A = \overline{\overline{A}}$ 是逻辑变量的双重否定特性。
-
----
-## 二、基本门电路
-
-### 1. 非门
-
-$$
-Y = \overline{A}
-$$
-
-
-
-### 2. 与门
-
-$$
-Y = A \cdot B
-$$
-
-**真值表:**
-
-| 输入 A | 输入 B | 输出 Y |
-| --- | --- | --- |
-| 0 | 0 | 0 |
-| 0 | 1 | 0 |
-| 1 | 0 | 0 |
-| 1 | 1 | 1 |
-
-
-
-### 3. 或门
-
-$$
-Y = A + B
-$$
-
-**真值表:**
-
-| 输入 A | 输入 B | 输出 Y |
-| --- | --- | --- |
-| 0 | 0 | 0 |
-| 0 | 1 | 1 |
-| 1 | 0 | 1 |
-| 1 | 1 | 1 |
-
-
-
-### 4. 与非门
-与非门是“与门”和“非门”的结合。
-$$
-Y = \overline{A \cdot B}
-$$
-
-**真值表:**
-
-| 输入 A | 输入 B | 输出 Y |
-|:---:|:---:|:---:|
-| 0 | 0 | 1 |
-| 0 | 1 | 1 |
-| 1 | 0 | 1 |
-| 1 | 1 | 0 |
-
-
-
-### 5. 或非门
-或非门是“或门”和“非门”的结合。
-$$
-Y = \overline{A + B}
-$$
-
-**真值表:**
-
-| 输入 A | 输入 B | 输出 Y |
-|:---:|:---:|:---:|
-| 0 | 0 | 1 |
-| 0 | 1 | 0 |
-| 1 | 0 | 0 |
-| 1 | 1 | 0 |
-
-
-
-### 6. 异或门
-当两个输入不相同时,输出为高电平(1);当两个输入相同时,输出为低电平(0)。这也被称为“半加器”的求和逻辑。
-
-**逻辑表达式:**
-$$
-Y = A \oplus B
-$$
-
-**真值表:**
-
-| 输入 A | 输入 B | 输出 Y |
-|:---:|:---:|:---:|
-| 0 | 0 | 0 |
-| 0 | 1 | 1 |
-| 1 | 0 | 1 |
-| 1 | 1 | 0 |
-
----
-## 三、编码
-
-### 1. 原码、反码和补码
-为了在二进制系统中表示正负数,我们通常会使用最高位作为**符号位**。
-* 符号位为 **0** 代表**正数**。
-* 符号位为 **1** 代表**负数**。
-
-
-
-#### **原码**
-
-
-* **规则**: 符号位 + 数值的绝对值的二进制表示。
-* **正数**: 符号位为0,其余位表示数值。
- * 例如,$+12$ 的原码是 **00001100**。
-* **负数**: 符号位为1,其余位表示数值。
- * 例如,$-12$ 的原码是 **10001100**。
-* **缺点**:
- 1. 零的表示不唯一:$+0$ 是 **00000000**,$-0$ 是 **10000000**。
- 2. 进行加减法运算时,需要单独处理符号位,硬件实现复杂。
-
-#### **反码**
-
-反码的出现是为了简化减法运算。
-
-* **规则**:
- * **正数**的反码与其原码**相同**。
- * **负数**的反码是在其**原码**的基础上,**符号位不变**,其余各位**按位取反**。
-* **示例**:
- * $+12$ 的原码是 `00001100`,其反码也是 **00001100**。
- * $-12$ 的原码是 `10001100`,其反码是 **11110011** (符号位1不变,后面7位 `0001100` 按位取反得到 `1110011`)。
-* **缺点**:
- * 仍然存在“双零”问题:$+0$ 的反码是 **00000000**,$-0$ 的反码是 **11111111**。
- * 跨零运算会产生循环进位问题。
-
-#### **补码**
-
-补码是现代计算机系统中最常用的有符号数表示法,它解决了原码和反码的缺点。
-
-* **规则**:
- * **正数**的补码与其原码**相同**。
- * **负数**的补码是其**反码加 1**。
-* **求负数补码的方式**:
- * 从其原码的**最低位(最右边)**向左找,找到的**第一个 1** 保持不变,这个 1 **左边**的所有位(不含符号位)按位取反,符号位仍为1。
-* **示例**:
- * $+12$ 的补码是 **00001100**。
- * $-12$ 的补码求法:
- 1. 原码: `10001100`
- 2. 反码: `11110011`
- 3. 加 1: `11110011 + 1` = **11110100**。
-* **优点**:
- 1. **零的表示唯一**: **00000000**。
- 2. **简化运算**: 可以将减法运算转换为加法运算。例如,计算 $A - B$ 等同于计算 $A + (-B)$ 的补码。
- 3. 对于一个 $n$ 位的补码系统,其表示范围为 $[-2^{n-1}, 2^{n-1}-1]$。例如,8位补码的范围是 $[-128, 127]$。
-
-**总结表格 (以 ±12 为例)**
-
-| 值 | 原码 | 反码 | 补码 |
-|:---:|:---:|:---:|:---:|
-| +12 | 00001100 | 00001100 | 00001100 |
-| -12 | 10001100 | 11110011 | 11110100 |
-
-
-
-### 2. BCD 码
-
-BCD码是用**二进制**来表示**十进制**数的一种编码方式。它与直接将十进制数转换为二进制数不同。
-
-* **规则**: 用 **4 位二进制数**来表示一位十进制数(0-9)。最常用的是 **8421 BCD 码**,其中各位的权值从高到低分别是 8、4、2、1。
-* **特点**:
- * 它介于二进制和十进制之间,便于人机交互(如数码管显示、计算器)。
- * 运算比纯二进制复杂,但比直接处理十进制字符简单。
- * 由于用4位二进制表示一位十进制数,所以 `1010` 到 `1111` 这 6 个码是无效或非法的。
-
-**BCD 码对照表**
-
-| 十进制 | BCD 码 |
-|:---:|:---:|
-| 0 | 0000 |
-| 1 | 0001 |
-| 2 | 0010 |
-| 3 | 0011 |
-| 4 | 0100 |
-| 5 | 0101 |
-| 6 | 0110 |
-| 7 | 0111 |
-| 8 | 1000 |
-| 9 | 1001 |
-
-**示例**:
-将十进制数 **129** 转换为 BCD 码。
-
-1. 将每一位十进制数分开:`1`、`2`、`9`。
-2. 将每一位分别转换为对应的4位BCD码:
- * $1 \rightarrow 0001$
- * $2 \rightarrow 0010$
- * $9 \rightarrow 1001$
-3. 将它们组合起来:
- $$
- (129)_{10} = (0001 \ 0010 \ 1001)_{\text{BCD}}
- $$
-**对比**: 如果将 (129)₁₀ 直接转换为纯二进制,结果是 **10000001**。这与它的 BCD 码是完全不同的。
----
-## 四、加法器、编码器、译码器、选择器、比较器
----
-## 五、触发器
-
-### 1. RS 触发器
-
-最基本的触发器,但存在一个不确定状态,在实际应用中较少直接使用。
-
-* **输入**: $S$ (Set, 置位), $R$ (Reset, 复位)
-* **输出**: $Q$ (状态输出), $\overline{Q}$ (反向输出)
-
-#### **功能表**
-这张表描述了在不同输入下,下一个状态 $Q_{n+1}$ 是什么。
-
-| $S$ | $R$ | $Q_{n+1}$ | 功能 |
-|:---:|:---:|:---:|:---|
-| 0 | 0 | $Q_n$ | 保持 |
-| 0 | 1 | 0 | 复位/置0 |
-| 1 | 0 | 1 | 置位/置1|
-| 1 | 1 | **?** | **禁止/不定** |
-
-#### **特性方程**
-$$
-Q_{n+1} = S + \overline{R}Q_n \quad (\text{约束条件: } S \cdot R = 0)
-$$
-
-#### **激励表**
-这张表在电路设计时非常有用,它回答了“为了让状态从 $Q_n$ 变为 $Q_{n+1}$,输入 $S$ 和 $R$ 应该是什么?”。(X表示Don't Care,即0或1均可)
-
-| $Q_n$ | $Q_{n+1}$ | $S$ | $R$ |
-|:---:|:---:|:---:|:---:|
-| 0 | 0 | 0 | X |
-| 0 | 1 | 1 | 0 |
-| 1 | 0 | 0 | 1 |
-| 1 | 1 | X | 0 |
-
-
-### 2. JK 触发器
-
-JK 触发器是 RS 触发器的改进版,它解决了 RS 触发器的“禁止”状态问题,是最通用的触发器。
-
-* **输入**: $J$ (功能类似 $S$), $K$ (功能类似 $R$)
-* **输出**: $Q$, $\overline{Q}$
-
-#### **功能表**
-
-| $J$ | $K$ | $Q_{n+1}$ | 功能 |
-|:---:|:---:|:---:|:---|
-| 0 | 0 | $Q_n$ | 保持 |
-| 0 | 1 | 0 | 复0 |
-| 1 | 0 | 1 | 置1 |
-| 1 | 1 | $\overline{Q_n}$ | **翻转 ** |
-
-*JK触发器将RS触发器的禁止状态(1,1输入)变成了一个非常有用的**翻转**功能。*
-
-#### **特性方程**
-$$
-Q_{n+1} = J\overline{Q_n} + \overline{K}Q_n
-$$
-
-#### **激励表**
-
-| $Q_n$ | $Q_{n+1}$ | $J$ | $K$ |
-|:---:|:---:|:---:|:---:|
-| 0 | 0 | 0 | X |
-| 0 | 1 | 1 | X |
-| 1 | 0 | X | 1 |
-| 1 | 1 | X | 0 |
-
-
-### 3. D 触发器
-D 触发器的功能非常直接:在时钟脉冲到来时,将输入 $D$ 的值传递给输出 $Q$。它常被用作数据锁存器或移位寄存器的基本单元。
-
-* **输入**: $D$ (Data)
-* **输出**: $Q$, $\overline{Q}$
-
-#### **功能表**
-
-| $D$ | $Q_{n+1}$ | 功能 |
-|:---:|:---:|:---|
-| 0 | 0 | 置0 |
-| 1 | 1 | 置1 |
-
-*无论当前状态 $Q_n$ 是什么,下一个状态 $Q_{n+1}$ 都等于时钟边沿到来时的 $D$ 输入值。*
-
-#### **特性方程 **
-$$
-Q_{n+1} = D
-$$
-
-#### **激励表 **
-
-| $Q_n$ | $Q_{n+1}$ | $D$ |
-|:---:|:---:|:---:|
-| 0 | 0 | 0 |
-| 0 | 1 | 1 |
-| 1 | 0 | 0 |
-| 1 | 1 | 1 |
-
-
-
-### 4. T 触发器
-
-T 触发器是一个翻转触发器。当输入 $T=1$ 时,状态翻转;当 $T=0$ 时,状态保持不变。它常用于构建计数器。
-
-* **输入**: $T$
-* **输出**: $Q$, $\overline{Q}$
-
-#### **功能表**
-
-| $T$ | $Q_{n+1}$ | 功能 |
-|:---:|:---:|:---|
-| 0 | $Q_n$ | 保持 |
-| 1 | $\overline{Q_n}$ | 翻转 |
-
-#### **特性方程**
-$$
-Q_{n+1} = T \oplus Q_n = T\overline{Q_n} + \overline{T}Q_n
-$$
-
-#### **激励表**
-
-| $Q_n$ | $Q_{n+1}$ | $T$ |
-|:---:|:---:|:---:|
-| 0 | 0 | 0 |
-| 0 | 1 | 1 |
-| 1 | 0 | 1 |
-| 1 | 1 | 0 |
-
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+++ /dev/null
@@ -1,207 +0,0 @@
-**Copyright © 2024 Simon**
-# 1.1 线性方程组
-## (1) 矩阵与增广矩阵
- $$
- 2x_1 - x_2 + 1.5x_3 = 8
- $$
- $$
- x_1 - 4x_3 = -7
- $$
-
-* 矩阵 (Matrix)
-
-$$
-\begin{bmatrix}
-2 & -1 & 1.5\\
-1 & 0 & -4
-\end{bmatrix}
-$$
-
-* 增广矩阵 (Augmented Matrix)
-
-$$
-\begin{bmatrix}
-2 & -1 & 1.5 & 8\\
-1 & 0 & -4 & -7
-\end{bmatrix}
-$$
-
-* 线性方程组解的三种情况:
-1. 无解 (不相容) (incompatibility)
-2. 有唯一解 (相容) (compatibility)
-3. 有无穷多解 (相容) (compatibility)
-
-
-## (2) 矩阵变换
-
-* 倍加
-* 对换
-* 倍乘
-
-
-# 1.2 行化简与阶梯形矩阵
-
->**先导元素 (Leading element)**
-**定义**
-一个矩阵称为阶梯形(或行阶梯形),若它有以下三个性质:
-l.每一非零行都在每一零行之上.
-2.某一行的先导元素所在的列位于前一行先导元素的右边
-3.某一先导元素所在列下方元素都是零.
-若一个阶梯形矩阵还满足以下性质,贝则称它为简化阶梯形(或简化行阶梯形) .
-4.每一非零行的先导元素是 1.
-5.每一先导元素 1 是该元素所在列的唯一非零元素
-
-
-
->**定理1** (简化阶梯形矩阵的唯一性)
-每个矩阵行等价于唯一的简化阶梯形矩阵.
-
-
->**主元位置 (Pivot position)**
-**定义**
-矩阵中的主元位置是A中对应于它的阶梯形中先导元素 1 的位直.主元列是$A$的含有主元往直的列
-
->**定理2** (存在与唯一性定理)
-线性方程组相容的充要条件是增广矩阵的最右列不是主元列.也就是说增广矩阵的阶梯形没有形如
-$[0 \ \ \cdots \ \ 0 \ \ b] \ \ ,\ \ b\neq0$
-
->的行若线性方程组相容,则它的解集可能有两种情形:
-( i )当没有自由变量时,有唯一解;
-( ii )若至少有一个自由变量,则有无穷多解.
-
-# 1.3 向量方程
-
-$$u=
-\begin{bmatrix}
-\ 2 \ \\
-\ 1 \
-\end{bmatrix}
-$$
-
->满足加法乘法的性质
-
-* 线性组合
- $y=x_1c_1+\cdots+x_ic_i$ 中 $c_i$ 为权
-
-* 向量张成 (生成)
-
- $span\{x_1,x_2,\cdots,x_i\}$
- 即判断
- $y=x_1c_1+\cdots+x_ic_i$
- 是否有解;或
- $\begin{bmatrix}
- \ x_1\ x_2\ \cdots \ x_3 \ y\\
- \end{bmatrix}$
- 是否有解
-
-# 1.4 矩阵方程 Ax=b
-
->**定义**
-若$A$是$m \times n$矩阵,它的各列为 $a$
-若 $x$ 是$R$n中的向量,则 $A$ 与 $x$ 的积(记为$Ax$) 就是 $A$ 的各列以 $x$ 中对应元素为权的线性组合
-
->**定理3**
-$Ax=b$
-等价于
-$\begin{bmatrix}
- \ a_1\ a_2\ \cdots \ a_3 \ \ b\\
- \end{bmatrix}$
-
-
-* 解的存在性
-
->**方程Ax = b 有解当且仅当 b 是 A 的各列的线性组合.**
-
-
-
->**定理4**
-设 $A$ 是 $m \times n$ 矩阵,则下列命题是逻辑上等价的.
-也就是说,对某个 $Ax = b$ 它们都成立或者都不成立.
-a. 对$R$m中每个 $b$ ,方程 $Ax=b$ 有解.
-b. $R$m中的每个 $b$ 都是 $A$ 的列的一个线性组合.
-c. $A$ 的各列生成$R$m.
-d. $A$ 在每一行都有一个主元位置.
-
->**计算**
-计算 $Ax$ 的行-向量规则
-若乘积 $Ax$ 有定义,则 $Ax$ 中的第 $i$ 个元素是 $A$ 的第 $i$ 行元素与 $x$ 的相应元素乘积之和.
-
->**定理5**
-若 $A$ 是 $m\times n$ 矩阵,$u$ 和 $v$ 是$R$n中向量, $c$ 是标量,如:
-a. $A(u+v) = Au+Av.$
-b. $A(cu) = c(Au).$
-
-# 1.5 线性方程组的解集
-* 齐次线性方程组
-
->齐次方程 $Ax=0$ 有非平凡解当且仅当方程至少有一个自由变量.
-
->**定理6**
-设方程 $Ax=b$ 对某个 $b$ 是相容的, $p$ 为一个特解,则 $Ax=b$ 的解集是所有形如
-$w = p+v_h$
->的向量的集, 其中 $v$h 是齐次方程 $Ax=0$ 的任意一个解.
-
-# 1.7 线性无关
-
->**定义**
-向量方程 $0=x_1c_1+\cdots+x_ic_i$ 仅有平凡解(trivial solution) 向量组 (集) 称为线性无关的 (linearly independent)
-若存在不全为零的权
-$c_i$
-使
-$x_1c_1+\cdots+x_ic_i+0$
-则向量组 (集) 称为线性相关的 (linearly dependent)
-
->**矩阵 $A$ 的各列线性无关,当且仅当方程 $Ax=0$ 仅有平凡**
-
->**定理7** (线性相关集的特征)
-两个或更多个向量的集合
-$S=\{v_1,v_2,\cdots,v_p\}$
->线性相关,当且仅当 $S$ 中至少有一个向量是其他向量的线性组合.
-
->**定理8**
-若一个向量组的向量个数超过每个向量的元素个数,那么这个向量组线性相关.就
-是说, $R$n 中任意向量组
-$\{v_1,v_2,\cdots,v_p\}$
->当 $p>n$ 时线性相关.
-
->**定理9**
-若 $R$n 中向量组
-$S=\{v_1,v_2,\cdots,v_p\}$
->包含零向量,则它线性相关
-
-# 1.8 线性变换介绍
-* 变换(transformation)(或称函数、映射(map)) $T$ 是一个规则
-* $T$ : $R$n → $R$m
- $R$n称为 $T$ 的定义域 (domain)
- $R$m称为 $T$ 的余定义域 (codomain) (或取值空间)
-
-* 线性变换
-$$T(0) = 0$$
-$$T(cu+ dv) = cT(u) + dT(v)$$
-
-# 1.9 线性变换的矩阵
-
->**定理10**
-设 $T$ : $R$n → $R$m 为线性变换,则存在唯一的矩阵 $A$ ,使得对 $R$n中一切 $x$ 满足 $T(x)=Ax$
-
-* 满射
- >映射 $T$ : $R$n → $R$m 称为到 $R$m 上的映射,若 $R$m 中每个 $b$ 是 $R$n 中至少一个 $x$ 的像.
-
- >“满射” 的英文是 “surjective” 或 “surjection” 或 “onto mapping” 或 “onto function”
-
-
-* 单射
- >映射 $T$ : $R$n → $R$m 称为一对一映射(或1:1),若 $R$m 中每个 $b$ 是 $R$m 中至多一个 $x$ 的像.
-
- >“单射” 的英文是 “injective” 或 “injection” 或 “one-to-one mapping” 或 “one-to-one function”
-
-
->**定理11**
-设 $T$ : $R$n → $R$m 为线性变换,则 $T$ 是一对一的当且仅当方程 $Ax=0$ 仅有平凡解.
-
->**定理12**
-设 $T$ : $R$n → $R$m 为线性变换,设 $A$ 为 $T$ 的标准矩阵,则:
-a. $T$ 把 $R$n 映上到 $R$m ,当且仅当 $A$ 的列生成 $R$m.
-b. $T$ 是一对一的,当且仅当 $A$ 的列线性无关.
-
-
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@@ -1,17 +0,0 @@
-**Copyright © 2024 Simon**
-# 7.1 对称矩阵的对角化
-
-就是$A^T=A$
-
->**定理1** 如果 $A$ 是对称矩阵,那么不同特征空间的任意两个特征向量是正交的.
-
->**定理2** 一个$n \times n$ 矩阵 $A$ 可正交对角化的充分必要条件是 $A$ 是对称矩阵.
-
-# 7.2 二次型
-* 二次型是一个定义在 $R$n 上的函数, 它在向量 $x$ 处的值可由表达式$Q(x) = x^T Ax$ 计算,其中 $A$ 是一个 $n \times n$ 对称矩阵.矩阵 $A$ 称为关于二次型的矩阵.
-# 7.4 SVD
-SVD是奇异值分解(Singular Value Decomposition)的英文缩写。它是一种重要的矩阵分解方法。对于任意一个实矩阵$A_{m\times n}$($m$行$n$列),都可以分解为
-$$A = U\Sigma V^{T}$$
-的形式。其中$U$是$m\times m$的正交矩阵,$V$是$n\times n$的正交矩阵,$\Sigma$是$m\times n$的对角矩阵,其对角线上的元素$\sigma_{ii}$($i = 1,2,\cdots,\min(m,n)$)称为奇异值,并且$\sigma_{ii}\geq0$,这些奇异值按照从大到小的顺序排列在$\Sigma$的对角线上。
-
-
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-**Copyright © 2024 Simon**
-# 第 3 章 行列式(determinant)
-# 3.1 行列式介绍
-* 人话版本:
->我的方法:
->1、选择一行零最多的,
->2、他的位置是第($i$,$j$),那就删去第$i$行,第$j$列,剩下的就是(余因子)
->3、这一行每个数都这样算$a_{ij} \times |C_{ij}| \times (-1)^{i+j}$,最后求和
-
->**定理 2**
->若 $A$ 为三角阵,则 det$A$ 等于 $A$ 的主对角线上元素的乘积
-
-# 3.2 行列式的性质
->**定理3 (行变换)**
->令 $A$ 是一个方阵.
->a. 若 $A$ 的某一行的倍数加到另一行得矩阵B , 则det $B$ = det $A$ .
->b 若 $A$ 的两行互换得矩阵 $B$ , 则 det $B$ = - det $A$.
->c. 若 $A$ 的某行来以 $k$ 倍得到矩阵 $B$ , 则det $B$ = $k$ det $A$ .
->** 补充
->$$\vert A^T\vert=\vert A\vert$$
->$$\vert A^{-1}\vert=\frac{1}{\vert A\vert}$$
->
->$$|A^{*}|=|A|^{n - 1}$$
->$$\vert kA\vert=k^{n}\vert A\vert$$
-
->**定理4**
-> 方阵 $A$ 是可逆的当且仅当 det $A \neq 0$
-
->**定理5**
-> 若 $A$ 为一个 $n \times n$ 矩阵,则det $A^T$ = det $A$.
-
->**定理6 (乘法的性质)**
-若 $A$ 和 $B$ 均为 $n \times n$ 矩阵,则 det $AB$ = (det $A$)( det $B$) .
-
-* 行列式与秩的关系
->$\text{det}(A)\neq0$那么矩阵$A$是满秩的,秩$\text{rank}(A) = n$。这是因为行列式不为零意味着矩阵的列(行)向量组是线性无关的
->也就是齐次线性方程组$Ax=0$的充要条件是系数矩阵秩$\text{rank}(A) = n$
-
-* **$r(A) = n$** $\Leftrightarrow$ **$|A| \neq 0$** $\Leftrightarrow$ **齐次线性方程组 $Ax = 0$ 只有零解 $\Leftrightarrow$ 可逆**
-
-# 3.3 克拉默法则
->**定理7 (克拉默法则)**
-设 $A$ 是一个可逆的 $n \times n$ 矩阵,对 $R$m 中任意向量 $b$ , 方程 $Ax =b$ 的唯一解可由下式给出:
-$$\displaystyle x_i=\frac{det \ \ A_i(b)}{det \ \ A},i=1,2,\cdots,,n$$
-
-~~不太能解释~~
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@@ -1,61 +0,0 @@
-**Copyright © 2024 Simon**
-# 第 2 章 矩阵代数
-# 2.1 矩阵运算
-加减乘
-# 2.2 矩阵的逆
->不可逆矩阵有时称为**奇异矩阵**,而可逆矩阵也称为**非奇异矩阵**.
-$$A^{-1}A=I$$
-$$A^{-1}=\frac{1}{det A} \times A_{adj}$$
-$A_{adj}$是伴随矩阵(adjugate matrix)
-$$(A^{-1})^{-1}=A$$
-$$(AB)^{-1}=A^{-1}B^{-1}$$
-
->若干个$n \times n$ 可逆矩阵的积也是可逆的,其逆等于这些矩阵的逆按相反顺序的乘积
->~~看不懂,不爱用这种方法~~
-
-求法(我常用):
-$$[\ A\ \ \ I\ ]=[\ I\ \ \ A^{-1}\ ] $$
-
-# 2.3 矩阵的特征
-
-* 挺多的
-
-
-# 2.4 分块矩阵
-* 没什么特别的
-
-# 2.5 LU分解
->L 是 $m \times m$ 下三角矩阵, 主对角线元素全是1,
->$A=LU$
->AI写的:
-
-* Doolittle分解(LU分解的一种常见形式)
-* 原理 对于一个$n \times n$矩阵 $A$,将其分解为一个下三角矩阵$L$,主对角线元素为1和一个上三角矩阵$U$的乘积,即$A = LU$。
-> 计算步骤
-> 1. **设定矩阵形式** 设
-$$A=\left[\begin{array}{cccc}a_{11}&a_{12}&\cdots&a_{1n}\\a_{21}&a_{22}&\cdots&a_{2n}\\\vdots&\vdots&\ddots&\vdots\\a_{n1}&a_{n2}&\cdots&a_{nn}\end{array}\right]$$
-$$L=\left[\begin{array}{cccc}1&0&\cdots&0\\l_{21}&1&\cdots&0\\\vdots&\vdots&\ddots&\vdots\\l_{n1}&l_{n2}&\cdots&1\end{array}\right]$$
-$$U=\left[\begin{array}{cccc}u_{11}&u_{12}&\cdots&u_{1n}\\0&u_{22}&\cdots&u_{2n}\\\vdots&\vdots&\ddots&\vdots\\0&0&\cdots&u_{nn}\end{array}\right]$$
-> 2. **计算$U$的第一行和$L$的第一列**
-$$u_{1j}=a_{1j}(j = 1,2,\cdots,n)$$
-$$l_{i1}=\frac{a_{i1}}{u_{11}}(i = 2,3,\cdots,n)$$
-> 3. **对于$k = 2,3,\cdots,n$,分别计算$U$的第$k$行和$L$的第$k$列计算$U$的第$k$行**:
-$$u_{kj}=a_{kj}-\sum_{m = 1}^{k - 1}l_{km}u_{mj}(j = k,k + 1,\cdots,n)$$
->**计算$L$的第$k$列**:
-$$l_{ik}=\frac{1}{u_{kk}}(a_{ik}-\sum_{m = 1}^{k - 1}l_{im}u_{mk})(i = k + 1,k + 2,\cdots,n)$$
-
->*示例*
->对于矩阵
-$$A=\left[\begin{array}{ccc}2&1&1\\4&3&3\\8&7&9\end{array}\right]$$
->1. **第一步计算**
->首先$u_{11}=2$, $u_{12}=1$,$u_{13}=1$,$l_{21}=\frac{4}{2}=2$,$l_{31}=\frac{8}{2}=4$
->2. **第二步计算** 然后计算
-> $u_{22}=a_{22}-l_{21}u_{12}=3 - 2×1 = 1$,
-> $u_{23}=a_{23}-l_{21}u_{13}=3 - 2×1 = 1$
->4. **第三步计算**
-$$l_{32}=\frac{1}{u_{22}}(a_{32}-l_{31}u_{12})=\frac{1}{1}(7 - 4×1)=3$$
->5. **第四步计算** 最后
-$$u_{33}=a_{33}-l_{31}u_{13}-l_{32}u_{23}=9 - 4×1 - 3×1 = 2$$
->6. **得出结果** 得到
-$$L=\left[\begin{array}{ccc}1&0&0\\2&1&0\\4&3&1\end{array}\right]$$
-$$U=\left[\begin{array}{ccc}2&1&1\\0&1&1\\0&0&2\end{array}\right]$$
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-**Copyright © 2024 Simon**
-# 第5章 特征值与特征向量
-# 5.1 特征向量(eigenvector)与特征值(eigenvalue)
- >定义 $A$ 为 $n \times n$ 矩阵,$x$ 为非零向量, 若存在数 $λ$ 使 $Ax=λx$ 有非平凡解 $x$, 则称 $λ$ 为 $A$的特征值,$x$ 称为对应于 $λ$ 的特征向量
-也可写作$(A-λI)x=0$
-
->**定理1**
-三角矩阵的主对角线的元素是其特征值.
-
->**定理2**
-$λ_1,\cdots,λ_r$ 是 $n \times n$ 矩阵 $A$ 相异的特征值,$v_1,\cdots,v_r$是与$λ_1,\cdots,λ_r$对应的特征向量,那么向量集合{$v_1,\cdots,v_r$}线性无关.
-
-
-
-* 一、逆矩阵的特征值
-若矩阵$A$可逆,$\lambda$是$A$的特征值,则$A^{-1}$的特征值是$\displaystyle \frac{1}{\lambda}$,特征向量不变。
-
-* 二、转置矩阵的特征值
-矩阵$A$与其转置矩阵$A^T$具有相同的特征值。
-
-* 三、伴随矩阵的特征值
-若$A$可逆,$A$的特征值为$\lambda_i$($i = 1,2,\cdots,n$,$\lambda_i\neq0$),则伴随矩阵$A^*$的特征值为$\displaystyle \frac{\vert A\vert}{\lambda_i}$,特征向量不变。
-
-# 5.2 特征方程(eigen equation)
->**定理(可逆矩阵定理(续))**
-设 $A$ 是 $n \times n$ 矩阵,则 $A$ 是可逆的当且仅当
-a.0不是 $A$ 的特征值.
-b.$A$ 的行列式不等于零.
-
-
-
->**定理3 (行列式的性质)**
-设 $A$ 和 $B$ 是 $n \times n$ 矩阵.
-a. $A$ 可逆的元要条件是 det$A \neq 0$.
-b. det $AB =$ (det $A$) (det$B$).
-c. det $A^T$ = det $A$.
-d. 若 $A$ 是三角形矩阵,那么det $A$ 是 $A$ 主对角线元素的乘积.
-e. 对 $A$ 作行替换不改变其行列式值.作一次行交换,行列式值符号改变一次数来一行后,
-行列式值等于用此数来原来的行列式值.
-
->**定理4**
-若 $n \times n$ 矩阵 $A$ 和 $B$ 是相似的,那么它们有相同的特征多项式,从而有相同的特征值(和相同的重数).
-
-# 5.3 对角化(diagonalize)
->**定理5 (对角化定理)**
-$n \times n$ 矩阵 $A$ 可对角化的充分必要条件是 $A$ 有 $n$ 个线性无关的特征向量.
-事实上, $A=PDP^{-1}$ , $D$ 为对角矩阵的充分必要条件是 $P$ 的列向量是 $A$ 的 $n$ 个线性无关的特征向量.此时,$D$ 的主对角线上的元素分别是 $A$ 的对应于 $P$ 中特征向量的特征值.
-
->**定理6**
-有 $n$ 个相异特征值的$n \times n$ 矩阵可对角化.
-
->**定理7**
-~~似乎不重要,因为我也读不懂~~
-
->**定理8 (对角矩阵表示)**
-设 $A=PDP^{-1}$ , 其中 $D$ 为 $n \times n$ 对角矩阵,若 $R$n 的基$\beta$由 $P$ 的列向量组成,那么 $D$ 是变换 $x$ → $Ax$的$\beta$-矩阵.
-
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@@ -1,166 +0,0 @@
-**Copyright © 2024 Simon**
-# 6.1 内积、长度和正交性
-
-* 内积
- 内积的英文是 “inner product” 或 “dot product”
-> **定理1**
-> 设 $v$,$u$ 和 $w$ 是 $R$n 中的向量, $c$ 是一个数,那么
-
-
-$a. \ \ \ u \cdot v = v \cdot u$
-
-$b.\ \ \ (u +v) \cdot w = u \cdot w +v \cdot w$
-
-$c. \ \ \ (cu) \cdot v=c(u \cdot v)=u \cdot (cv)$
-
-$d. \ \ \ u \cdot u \geq 0,并且u \cdot u=0 成立的充分必要条件是u=0$
-
-
-* 向量的长度
-
- $$||v|| ^2 = v \cdot v$$
-
-$$dist(u,v)=||u-v||$$
-
-* 正交向量
- 正交向量的英文是 “orthogonal vectors” 或 “perpendicular vectors”
-
->定义如果 $u \cdot v = 0$ ,如 $R$n 中的两个向量 $u$ 和 $v$ 是(相互) 正交的.
-
->对于一个方阵$A$,Col$A$中的向量与Nul$A$中的向量正交。
-
->**定理2 (毕达哥拉斯(勾股)定理)**
-
-$$||u+v||^2=||u||^2+||v||^2$$
-
-* 正交补
- 正交补的英文是 “orthogonal complement”
-
->1.向量 $x$ 属于 $W$⊥ 的充分必要条件是向量 $x$ 与生成空间 $W$ 的任一向量都正交.
->2. $W$⊥ 止是 $R$n 的一个子空间.
-
->**定理3**
-$( Row A )$⊥ = $Nul A$ 且 $( ColA )$⊥ = $Nul A$T
-
-# 6.2 正交集
- * 正交集的英文是 “orthogonal set” 或 “orthonormal set”
->**定理4**
-如果 $S=\{x_1,x_2,\cdots,x_i\}$ 是由 $R$n 中非零向量构成的正交集,那么 $S$ 是线性无关集,因此构成 $S$ 所生成的子空间的一组基.
-
->**定理5**
-假设$\{x_1,x_2,\cdots,x_i\}$是 $R$n 中于空间 $W$ 的正文基,对 $W$ 中的每个向量y,线性组合 $y=x_1c_1+\cdots+x_ic_i$ 中的权可以由 $c_j=(y \cdot u_j)/(u_j \cdot u_j)$计算
-
-## 正交投影 **先欠着** ~~懒得写~~
-
-
->**定理6**
-一个 $m \times n$ 矩阵 U 具有单位正交列向量的充分必要条件是 $U$T $U$ = $I$.
-
->**定理7**
-假设 $U$ 是一个具有单位正交列的 $m \times n$ 矩阵,且 $x$ 和 $y$ 是 $R$n 中的向量,那么
-a. $||Ux|| = ||x|| .$
-b. $(Ux) \cdot (Uy) =x \cdot y$
-c. $(Ux) \cdot (Uy) = 0$ 的充分必要条件是 $x \cdot y = 0$
-
->**定理9 (最佳逼近定理)**
-假设 $W$ 是 $R$n 的一个子空间,$y$ 是 $R$n 中的任意向量, $\widehat{y}$ 是 $y$ 在 $W$ 上的正支投影,那么 $\widehat{y}$ 是 $W$ 中最接近 $y$ 的点,也就是
-$$||y-\widehat{y}||<||y-v||$$
->对所有属于 $W$ 又异于 $\widehat{y}$ 的 $v$ 成立.
-
-# 6.4 格拉姆-施密特方法
-
-## 格拉姆 - 施密特方法
-
-设$\left\{\boldsymbol{v}_{1},\boldsymbol{v}_{2},\cdots,\boldsymbol{v}_{n}\right\}$是内积空间$V$中的一组线性无关向量。
-首先$\boldsymbol{u}_{1}=\boldsymbol{v}_{1}$;对于$k = 2,3,\cdots,n$,
-$$\boldsymbol{u}_{k}=\boldsymbol{v}_{k}-\sum_{j = 1}^{k - 1}\frac{\left\langle\boldsymbol{v}_{k},\boldsymbol{u}_{j}\right\rangle}{\left\langle\boldsymbol{u}_{j},\boldsymbol{u}_{j}\right\rangle}\boldsymbol{u}_{j}$$
-即从$\boldsymbol{v}_{k}$中减去它在已构造正交向量$\boldsymbol{u}_{1},\boldsymbol{u}_{2},\cdots,\boldsymbol{u}_{k - 1}$上的投影,得到新正交向量$\boldsymbol{u}_{k}$。
-
-
-# 6.5 最小二乘问题
-* 最小二乘的英文是 “least squares” 或 “least square method”;
-最小二乘解的英文是 “least squares solution”。
-
-* **定义**
- $$||b-A\widehat{x}||\leq||b-Ax||$$
-
->**定理13**
-方程 $Ax=b$ 的最小二乘解集和法方程 $A$T $Ax = A$T $b$ 的非空解集一致.
-
->**定理14**
-设 $A$ 是 $m \times n$ 矩阵. 下面的条件是逻辑等价的:
-a.对于 $R$n 中的每个 $b$ , 方程 $Ax =b$ 有唯一最小二乘解.
-b.$A$ 的列是线性无关的.
-c.矩阵 $A$T $A$是可逆的.
-当这些条件成立时,最小二乘解£有下面的表示:
-$$\widehat{x}=( A^T A)^{-1}A^Tb$$
-
-
-# 6.7 内积空间
-
->**定义**
-向量空间 $V$ 上的内积是一个函数,对每一对属于$V$的向量 $u$ 和 $v$,存在一个实数$\langle u,v \rangle$满足下面公理,其中 $u$,$v$,$w$ 属于$V$,$C$ 为所有数.
-1.$\langle u,v\rangle= \langle v,u \rangle$
-2.$\langle u +v, w\rangle =\langle u, w\rangle +\langle v,w\rangle$
-3.$\langle$c$u,v\rangle=$c$\langle u, v\rangle$
-4.$\langle u,u\rangle \geq 0$且$\langle u,u\rangle =0$ 的充分必要条件是 $u=0$
-一个赋予上面内积的向量空间称为**内积空间**
-
-* 内积空间的英文是 “inner product space” 或 “pre-Hilbert space”
-
-
->**定理16 (柯西-施瓦茨不等式)**
-对 $V$ 中任意向量 $u$ 和 $v$,有
-$$|\langle u,v \rangle| \leq ||u||\ \ ||v||$$
-
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->**定理17 (三角不等式)**
-对属于$V$ 的所有向量$u$,$v$,有
-$$||u-v||\leq||u||+||v||$$
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-**Copyright © 2024 Simon**
-# 第4章 向量空间
-# 4.1 向量空间(vector space)与子空间(subspace)
->向量空间和向量计算法则一样
-
-* 子空间
- >定义向量空间 $V$ 的一个子空间是 $V$ 的一个满足以下三个性质的子集 $H$:
- a. $V$ 中的零向量在 $H$ 中
- b. $H$ 对向量加法封闭,即对 $H$ 中任意向量 $U$,$V$ , 和 $u + v$ 仍在 $H$ 中.
- c. $H$ 对标量乘法封闭, 即对 $H$ 中任意向量 $u$ 和任意标量 $C$ ,向量 $cu$ 仍在 $H$ 中.
-
-
->**定理1** 若 $v_1,v_2,\cdots,v_p$ 在向量空间 $V$ 中,则$span\{x_1,x_2,\cdots,x_i\}$是 $V$ 的一个子空间.
-
-# 4.2 零空间、列空间和线性变换
-* 矩阵的零空间(null space)
-
- >**定义**
- 矩阵 $A$ 的零空间写成 $NulA$ , 是齐次方程 $Ax = 0$ 的全体解的集合.
-
->**定理2** $m \times n$ 矩阵 $A$ 的零空间是$R$m的一个子空间.等价地, $m$ 个方程、$n$ 个未知数的齐次线性方程组 $Ax = 0$ 的全体解的集合是$R$m的一个子空间
-
-* 矩阵的列空间(column space)
- >**定义**
- $m \times n$矩阵 $A$ 的列空间(记为 $ColA$ ) 是由 $A$ 的列的所有线性组合组成的集合.若 $A=\begin{bmatrix}
- \ x_1\ x_2\ \cdots \ x_3 \ \\
- \end{bmatrix}$,则 $ColA = span\{x_1,x_2,\cdots,x_i\}$.
-
->**定理3** $m \times n$ 矩阵 $A$ 的列空间是 $R$m 的一个子空间.
-
-* 线性变换的核与值域
- >线性变换 见1.8
- * 核(零空间 $Nul A$)
- >线性变换 $T$ 的核(或零空间)是 $V$ 中所有满足 $T(u) = 0$ 的向量 $u$ 的集合
-
-# 4.3 线性无关集(linearly independent set)和基(basis)
-* 线性无关 见1.7
-
->**定理5 (生成集定理)**
-令$S = \{v_1,v_2,\cdots,v_p\}$是$V$中的向量集,$H = span\{v_1,v_2,\cdots,v_p\}$.
-a.若 $S$ 中某一个向量(比如说 $v_k$ ) 是 $S$ 中其余向量的线性组合,则 $S$ 中去掉$v_k$ 后形成的集合仍然可以生成 $H$.
-b. 若$H \neq \{0\}$ ,则 $S$ 的某一子集是 $H$ 的一个基.
-
-* NulA 和ColA 的基
- >**定理6**
- 矩阵 $A$ 的主元列构成 $ColA$ 的一个基.
-
-
-# 4.5 向量空间的维数(dimension)
->**定理9**
-若向量空间 $V$ 具有一组基(n个基向量), 则 $V$ 中任意包含多于 $n$ 个向量的集合一
-定线性相关.
-
-~~这是期中考证明题,没做出来~~
-
->**定理10** 若向量空间 $V$ 有一组基含有 $n$ 个向量,则 $V$ 的每一组基一定恰好含有 $n$ 个向量.
-
-* $NulA$ 的维数是方程 $Ax=0$ 中自由变量的个数,$ColA$ 的维数是 $A$ 中主元列的个数.
-
-# 4.6 秩(rank)
-
-* $ColA^T = Row A$.
->**定理13** 若两个矩阵 $A$ 和 $B$ 行等价,则它们的行空间相同.若 $B$ 是阶梯形矩阵,则 $B$ 的非零行构成 $A$ 的行空间的一个基同时也是 $B$ 的行空间的一个基
-
-~~?看不太懂~~
-
-*以下比较重要*
-
->**定义**
-$A$ 的秩即 $A$ 的列空间的维数
-
->**定理14 (秩定理)**
-$m \times n$ 矩阵 $A$ 的列空间和行空间的维数相等,这个公共的维数(即 $A$ 的秩)还等于 $A$ 的主元位置的个数且,满足方程
-$$rank\ A+dim\ \ Nul \ A = n$$
-
->**定理 (可逆矩阵定理(续))**
-令 $A$ 是一个 $n \times n$ 矩阵,则下列命题中的每一个均等价于 $A$ 是可逆矩阵:
-a. $A$ 的列构成$R$n的一个基.
-b. $ColA=$$R$n.
-c. $dim \ ColA = n$.
-d. $rank A = n$.
-e. $Nul A = \{0\}$.
-f. $dim \ NulA=0$.
-
-
-# 4.7 基的变换
-~~先欠着~~
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