高中數學公式表
乘法公式
(a+b)2=a2+2ab+b2,(a−b)2=a2−2ab+b2,a2+b2=(a+b)2−2ab=(a−b)2+2ab,a2−b2=(a+b)(a−b),(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3,(a−b)3=a3−3a2b+3ab2−b3,a3+b3=(a+b)(a2−ab+b2),a3−b3=(a−b)(a2+ab+b2),分點公式
數線上 A=x1,B=x2 | 平面直角坐標上 A=(x1,y1),B=(x2,y2) | 空間直角坐標上 A=(x1,y1,z1),B=(x2,y2,z2) | |
¯AB 線段中點 M 的坐標 | M=x1+x22 | M=(x1+x22,y1+y22) | M=(x1+x22,y1+y22,z1+z22) |
¯AB 線段內分點 C 的坐標,其中 ¯AC:¯CB=m:n | C=x1n+x2mm+n | C=(x1n+x2mm+n,y1n+y2mm+n) | C=(x1n+x2mm+n,y1n+y2mm+n,z1n+z2mm+n) |
絕對值的定義
|x|={x,x≥0;−x,x<0.絕對值的幾何意義
|a−b| 表示數線上兩點 a 跟 b 之間的距離。平方再開平方根
√a2=|a|.雙重根號
√(a+b)+2√ab=√a+√b,√(a+b)−2√ab=√a−√b.大一新鮮人的夢
(a+b)2≠a2+b2,(a×b)2=a2×b2,√a2+b2≠a+b,√a2×b2=|a|×|b|.無限循環小數化成分數
算幾不等式
◻+△2≥√◻△指數律
- aman=am+n
- aman=am−n
- (ab)m=ambm
- (ab)m=ambm
- (am)n=amn
- a−1=1a
- amn=n√am
另一種背法
相乘 | 相除 | |
同底 | aman=am+n | aman=am−n |
同指 | (ab)n=anbn | (ab)n=anbn |
對數律
- logaxy=logax+logay
- logaxy=logax−logay
- logaxm=mlogax
- loganx=1nlogax
- logax=logbxlogba
- alogax=x
直線的斜率
平面上通過 A=(x1,y1),B=(x2,y2) 兩點的直線的斜率為 y2−y1x2−x1由斜率求直線的方程式
平面上通過點 P=(x1,y1) 且斜率為 m 的直線方程式為 y−y1=m(x−x1)由直線的方程式求斜率
方程式為 y=mx+b 的直線斜率為 m。垂直直線的斜率關係
平面上兩直線 L1 及 L2,假設直線 L1 的斜率為 mL1,直線 L2 的斜率為 mL2。若兩直線平行,則 mL1=mL2。
若兩直線垂直,則 mL1mL2=−1。
三角形的重心與內心坐標
△ABC 中,A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),¯AB=c,¯BC=a,¯CA=b,則內心 I 坐標為 I=(ax1+bx2+cx3a+b+c,ay1+by2+cy3a+b+c)
重心 G 坐標為 G=(x1+x2+x33,y1+y2+y33)
點與直線的距離公式
平面上一點 P=(x1,y1),一直線 L:ax+by+c=0,則點 P 到直線 L 的距離為 |ax1+by1+c|√a2+b2兩平行線的距離公式
平面上兩直線 L1:ax+by+c1=0 及 L2:ax+by+c2=0,則兩直線的距離為 |c1−c2|√a2+b2
注意到兩直線方程的 x,y 係數必須變形為相同。
圓方程式
回憶到兩點 P(x1,y1),Q(x2,y2) 的距離公式為 √(x2−x1)2+(y2−y1)2
圓心在 (x1,y1) 半徑為 r 的圓方程式為
(x−x1)2+(y−y1)2=r2
過圓上一點的切線方程式
已知一圓圓心為 O(a,b),半徑為 r,圓方程式為 C:(x−a)2+(y−b)2=r2,假設圓上一點 P(x1,y1),則過 P 點且與圓 C 相切的直線方程式 L 求法如下:先求 ¯OP 的斜率 m¯OP。
因為 ¯OP⊥L,所以 mLm¯OP=−1,由此求 mL。
直線 L 斜率為 mL 且通過點 P(x1,y1,由此求直線 L 的斜率。
過圓外一點的切線方程式
已知一圓圓心為 O(a,b),半徑為 r,圓方程式為 C:(x−a)2+(y−b)2=r2,假設圓外一點 P(x1,y1),則過 P 點且與圓 C 相切的直線方程式 L 求法如下:假設直線 L 的斜率為 m,則直線 L 的方程式為 L:y−y1=m(x−x1)。
利用圓心到直線 L 的距離為半徑 r,由此可解出 m。
除法原理
被除數=除數×商數+餘數除數>餘數
被除式=除式×商式+餘式
deg 除式>deg 餘式
長除法與綜合除法的比較
由下面的過程可以看出長除法跟綜合除法得出的結果相同。長除法 anxn−1+(an−1+ban)xn−2+[an−2+b(an−1+ban)]xn−3+⋯x−b)anxn+an−1xn−1+an−2xn−2+⋯anxn−banxn−1(an−1+ban)xn−1+an−2xn−2(an−1+ban)xn−1−b(an−1+ban)xn−2[an−2+b(an−1+ban)]xn−2+⋯
綜合除法 anan−1an−2⋯|bbanb(an−1+ban)⋯|an(an−1+ban)[an−2+b(an−1+ban)]⋯
餘式定理、因式定理
f(x)=(ax+b)Q(x)+r⇔f(−ba)=r,f(x)=(ax+b)Q(x)⇔f(−ba)=0.函數圖形的平移
f(x)+1 | ||||
↑ | ||||
f(x+1) | ← | f(x) | → | f(x−1) |
↓ | ||||
f(x)−1 |
二次函數的頂點
二次函數 y=f(x)=ax2+bx+c 的頂點 x-坐標為 −b2a三次函數 y=f(x)=ax3+bx2+cx+d 的對稱中心 x-坐標為 −b3a
三次函數圖形的分類
三次函數 y=f(x)=ax3+px 的圖形可以分成下面四類。而一般的三次函數 y=f(x)=ax3+bx2+cx+d 都可以經由綜合除法或是配立方法化成形如 y=f(x)=a(x−m)3+p(x−m)+n 的樣子。
二次函數恆正或恆負

大域特徵與局部特徵
y=f(x)=ax3+bx2+cx+d 在 x 很大時,f(x) 的大域特徵近似於 ax3。y=f(x)=a(x−m)3+s(x−m)2+t(x−m)+u 在 x 很靠近 m 時,f(x) 的局部特徵近似於 y=t(x−m)+u。
等差數列、等比數列、等差級數、等比級數
數列 | 級數 | |
等差 | a1 a2=a1+d, a3=a1+2d a4=a1+3d ... an=a1+(n−1)d | Sn=(a1+an)n2 |
等比 | a1 a2=a1r a3=a1r2 a4=a1r3 ... an=a1rn−1 | Sn=a1(1−rn−1)(1−r) |
平方和公式、立方和公式
1+2+⋯+n=n(n+1)2,12+22+⋯+n2=16n(n+1)(2n+1),13+23+⋯+n3=[n(n+1)2]2.排容原理
n(A∪B∪C)=n(A)+n(B)+n(C)−n(A∩B)−n(B∩C)−n(A∩C)+n(A∩B∩C).排列組合
Pnr=n!(n−r)!
筆者的背法是,寫 n,然後往下寫階乘 r 個(包括 n 總共 r 個),例如 P73=7×6×5。
Cnr=n!r!(n−r)!
筆者的背法是,寫 n,然後往下寫階乘 r 個(包括 n 總共 r 個),再除以 r!,例如 C73=7×6×53×2×1。
巴斯卡定理
Cnr+Cnr+1=Cn+1r+1,上標為行,下標為列,注意到按照此編號排序,加的規則變成:上加下等於右下,一個L型。
所以這題 C105+C106+C117+C128 可以用如下的表格來幫助計算並完成。10 | 11 | 12 | 13 | |
5 | C105 | |||
6 | C106 | |||
7 | C117 | |||
8 | C128 |
二項式定理
(x+y)n=Cnnxn+Cnn−1xn−1y+Cnn−2xn−2y2+⋯+Cn2x2yn−2+Cn1xyn−1+Cn0yn數據平移與伸縮對各統計量的影響
數據 | +a | ×k |
均眾中 | +a | ×k |
差距 | 不變 | ×|k| |
均中眾表示算術平均數、中位數、眾數,差距表示標準差、全距。
μax+b=aμx+b
μcy+d=cμy+d
σax+b=|a|σx
σcy+d=|c|σy
Sax+b,ax+b=a2Sxx
Scy+d,cy+d=c2Syy
Sax+b,cy+d=acSxy
rax+b,cy+d=ac|ac|rx,y
標準差、離均平方差、數據平方和
Sxx | ||||||||
↗ | ↖ | |||||||
σ=√Sxxn | Sxx=(x21+x22+⋯+x2n)−nμ2 | |||||||
↙ | ↘ | |||||||
σ | ↔ | ↔ | ↔ | (x21+x22+⋯+x2n)=n(σ2+μ2) | ↔ | ↔ | ↔ | x21+x22+⋯+x2n |
相關係數與迴歸直線
相關係數 r=Sxy√Sxx√Syy=Sxy√nσx√nσy回歸直線 y−μy=SxySxx(x−μx),y−μy=rσyσx(x−μx)
算法如下
μx=x1+x2+⋯+xnn
μy=y1+y2+⋯+ynn
xi−μx | yi−μy | (xi−μx)(yi−μy) | (xi−μx)2 | (yi−μy)2 |
⋮ | ⋮ | ⋮ | ⋮ | ⋮ |
0 | 0 | Sxy | Sxx | Syy |
Sxx,Syy,Sxy | ||||||||
↗ | ↖ | |||||||
Sxx=nσ2x Syy=nσ2y | Sxx=(x21+x22+⋯+x2n)−nμ2x Syy=(y21+y22+⋯+y2n)−nμ2y Sxy=(x1y1+x2y2+⋯+xnyn)−nμxμy | |||||||
↙ | ↘ |
另外,r 為標準化後的數據的迴歸直線的斜率,也就是 y−μyσy=rx−μxσx,整理一下得到 y−μy=rσyσx(x−μx),將上面的結果代入即得到 y−μy=SxySxx(x−μx)。
圓周長與弧長、圓面積與扇形面積
圓 | 全部 | 部分 |
長度 | 圓周長=2rπ | 弧長=2rπθ2π |
面積 | 圓面積=r2π | 扇形面積=r2πθ2π |
三角函數
30° | 45° | 60° | |
sin | √12 | √22 | √32 |
cos | √32 | √22 | √12 |
tan | 1√3 | 1 | √3 |
180°-θ | -θ | 180°+θ | |
sin | +sinθ | -sinθ | -sinθ |
cos | -cosθ | +cosθ | -cosθ |
tan | -tanθ | -tanθ | +tanθ |
正弦定理、餘弦定理
正弦定理 asinA=bsinB=csinC=2R 其中 R 為外接圓半徑 | 三角形面積公式 12absinC √s(s−a)(s−b)(s−c) 其中 s 為半周長 a+b+c2 | 分角線長度公式 AD2=AB×AC−BD×DC |
餘弦定理 c2=a2+b2−2abcosC cosC=a2+b2−c22ab | 四邊形面積公式 12(a+b)(c+d)sinθ | 中線長度公式 AB2+AC2=2(AM2+BM2) |
和角公式
sin(A+B)=sinAcosB+sinBcosAsin(A−B)=sinAcosB−sinBcosAcos(A+B)=cosAcosB−sinAsinBcos(A−B)=cosAcosB+sinAsinBtan(A+B)=tanA+tanB1−tanAtanBtan(A−B)=tanA−tanB1+tanAtanB
sin2θ=2sinθcosθcos2θ=cos2θ−sin2θ=1−2sin2θ=2cos2θ−1tan2θ=2tanθ1−tan2θ
sinθ2=±√1−cosθ2cosθ2=±√1+cosθ2tanθ2=sinθ1+cosθ
∗sin2θ=2tanθ1+tan2θ∗cos2θ=1−tan2θ1+tan2θ
函數圖形的伸縮
分點公式
→PC=nm+n→PA+mm+n→PB共線定理
三角形的四心,向量版
I 為 △ABC 的內心,P 為任一點,則 →PI=aa+b+c→PA+ba+b+c→PB+ca+b+c→PC.
G 為 △ABC 的重心,P 為任一點,則
→PG=13→PA+13→PB+13→PC.
O 為 △ABC 的外心,則
→AO⋅→AB=12¯AB2.
H 為 △ABC 的垂心,則
→AH⋅→AB=→AB⋅→AC.
正射影
向量 →a 在向量 →b 上的正射影為 →p=→a⋅→b|→b|2→b柯西不等式
(◻2+⋄2)(△2+∘2)≥(◻△+⋄∘)2方向向量,法向量
ax+by+c=0 | x=dt+e y=ft+g | |
方向向量 | 法向量的 x,y 互換,其中一個變號 | (d,f) ↓ |
法向量 | ↑ (a,b) | 方向向量的 x,y 互換,其中一個變號 |
二階行列式、三階行列式、內積、外積
二階行列式 | 三階行列式 | 內積 | 外積 | |
定義與性質 | →a=(x1,y1) →b=(x2,y2) det[x1y1x2y2]=x1y2−x2y1 |
→a=(x1,y1,z1) →b=(x2,y2,z2) →c=(x3,y3,z3) det[x1y1z1x2y2z2x3y3z3] =x1y2z3+x2y3z1+x3y1z2−z1y2x3−z2y3x1−z3y1x2 =x1det[y2z2y3z3]−x2det[y1z1y3z3]+x3det[y1z1y2z2] =→a⋅(→b×→c) |
→a=(x1,y1) →b=(x2,y2) →a⋅→b =|→a|⋅|→b|⋅cosθ =x1x2+y1y2 →a=(x1,y1,z1) →b=(x2,y2,z2) →a⋅→b=x1x2+y1y2+z1z2 |
→a=(x1,y1,z1) →b=(x2,y2,z2) →a×→b=det[→i→j→kx1y1z1x2y2z2] |
幾何意義 | 向量 →a,→b 決定的平行四邊形面積為 |det[x1y1x2y2]|![]() | 向量 →a,→b,→c 決定的平行六面體體積為 |det[x1y1z1x2y2z2x3y3z3]|![]() | W=→F⋅→s![]() | |→a×→b|=|→a|⋅|→b|⋅sinθ![]() |
容易混淆的部分
- →a⋅→b 為純量,→a×→b 為向量。
- 平行六面體體積為 det[x1y1z1x2y2z2x3y3z3],外積定義為 →a×→b=det[→i→j→kx1y1z1x2y2z2]
- →a⋅→b=|→a|⋅|→b|⋅cosθ,|→a×→b|=|→a|⋅|→b|⋅sinθ
- 平面上 (x1,y1),(x2,y2),(x3,y3) 三點圍成的三角形面積為 12|det[x1y11x2y21x3y31]|
- 平面上三線 {a1x+b1y=c1a2x+b2y=c2a3x+b3y=c3 共點,則 det[a1b1c1a2b2c2a3b3c3]=0
- 空間中三向量決定的四面體體積為六面體體積的 16 倍。
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