数学公式速查手册

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算术比例整式分式方程不等式数列排列组合概率平面几何立体几何解析几何应用题模型

一、算术与比例

奇偶运算
奇±奇=偶,奇±奇=偶,奇×奇=奇;奇±偶=奇,偶×任何=偶
多项相加看奇数个数的奇偶
整除判定
3/9→数字和;4/25→末两位;8/125→末三位;11→奇位和−偶位和是 11 倍数
质因数分解
N=p₁^a₁·p₂^a₂…,约数个数=(a₁+1)(a₂+1)…
约数个数公式最常考,指数加 1 再相乘
绝对值
|a−b| 表示数轴距离;|a|²=a²;√(a²)=|a|
√(a²)=a 仅当 a≥0,去掉根号必加绝对值
比例定理
a/b=c/d ⟹ (a+b)/b=(c+d)/d;(a−b)/b=(c−d)/d;(a+b)/(a−b)=(c+d)/(c−d)
三角不等式
|a|−|b| ≤ |a±b| ≤ |a|+|b|
取等条件:同号取右等,异号取左等
增长率链
先涨 a% 再降 a%:原值×(1−a²/10000),净降 a²/10000

二、整式与分式

乘法公式
(a±b)²=a²±2ab+b²;(a+b+c)²=a²+b²+c²+2ab+2ac+2bc;(a+b)(a−b)=a²−b²;(a±b)³=a³±3a²b+3ab²±b³;a³±b³=(a±b)(a²∓ab+b²)
a³−b³ 的第二个因式是 a²+ab+b²(符号与立方相反)
配方法
ax²+bx+c=a(x+b/2a)²+(4ac−b²)/4a
韦达定理
x₁+x₂=−b/a,x₁x₂=c/a(ax²+bx+c=0 且 Δ≥0)
用韦达前必须验 Δ;常见变形 x₁²+x₂²=(x₁+x₂)²−2x₁x₂,|x₁−x₂|=√(Δ)/|a|
均值不等式
a+b≥2√(ab)(a,b>0);a+1/a≥2(a>0)
取等条件 a=b;「一正二定三相等」缺一不可
指数对数
aᵐ·aⁿ=aᵐ⁺ⁿ;logₐ(MN)=logₐM+logₐN;logₐb=log_c b/log_c a
真数必须>0,底>0 且 ≠1

三、方程与不等式

一元二次判别式
Δ=b²−4ac:Δ>0 两不等实根;=0 两相等;<0 无实根
根的分布(常考四型)
两根均正:Δ≥0 且 −b/a>0 且 c/a>0;两根均负:Δ≥0 且 −b/a<0 且 c/a>0;一根正一根负:Δ>0 且 c/a<0(ac<0 最快);一根在 p 左一根在 p 右:af(p)<0
ac<0 是「异号」的充要快捷判据
含参不等式
ax>b:a>0 时 x>b/a;a<0 时 x<b/a
除以系数必须先讨论符号,漏讨论=必错
绝对值方程
|x−a|+|x−b| 最小值=|a−b|(x 在 [a,b] 内取到);|x−a|−|x−b| 最小值=−|a−b|,最大值=|a−b|
分式不等式
f/g>0 ⟺ fg>0;f/g≥0 ⟺ fg≥0 且 g≠0
移项通分后再解,两边直接乘分母=送命

四、数列

等差
aₙ=a₁+(n−1)d;Sₙ=na₁+n(n−1)d/2=n(a₁+aₙ)/2
Sₙ 最值:对称轴 n=−(a₁−d/2)/d 附近取整
等差性质
若 m+n=p+q 则 aₘ+aₙ=aₚ+a_q;S₂ₙ₋₁=(2n−1)aₙ;Sₙ, S₂ₙ−Sₙ, S₃ₙ−S₂ₙ 成等差
等比
aₙ=a₁qⁿ⁻¹;Sₙ=a₁(1−qⁿ)/(1−q)(q≠1)
公比含参时必须讨论 q=1;a₁<0 且 q 奇偶影响符号
等比性质
Sₙ, S₂ₙ−Sₙ, S₃ₙ−S₂ₙ 成等比(公比 qⁿ)
裂项求和
1/[n(n+1)]=1/n−1/(n+1);1/[n(n+2)]=½(1/n−1/(n+2))
裂项后首尾相消,验证剩首尾再算
递推常见型
aₙ₊₁=paₙ+q → 构造 aₙ₊₁+λ=p(aₙ+λ),λ=q/(p−1)

五、排列组合

基础计数
Aₙᵐ=n!/(n−m)!;Cₙᵐ=n!/[m!(n−m)!];Cₙᵐ=Cₙⁿ⁻ᵐ
分类与分步
分类相加(或),分步相乘(且)
先分类后分步;分类不重不漏是第一步检查项
捆绑法
相邻问题:整体先捆成一个元素排列,再内部自排,乘 (n−m+1)!×m!
插空法
不相邻问题:先排其余 n 个,留 n+1 个空,选空插入 Aⁿ⁺¹ᵐ
「不相邻」用插空,「相邻」用捆绑,别用反
隔板法
n 个相同球分给 m 人每人至少 1 个:Cⁿ⁻¹ₘ₋₁
仅适用于「相同元素+每人至少一个」;允许 0 个先借 1 再还
错位排列
D₁=0,D₂=1,D₃=2,D₄=9,D₅=44,Dₙ=(n−1)(Dₙ₋₁+Dₙ₋₂)
分组分配
均匀分组要除组数的阶乘:6 人均分 3 组 C₆²C₄²C₂²/3!;再分配给人 ×3!
「平均分组不指定去向」必须除组数阶乘——最常见重复计数点
环形排列
n 人围桌:(n−1)!;n 珠串链(可翻转):(n−1)!/2

六、概率

古典概型
P(A)=m/n,n 为等可能样本总数
加法乘法
互斥:P(A+B)=P(A)+P(B);独立:P(AB)=P(A)P(B)
互斥≠独立;「至少」问题用对立事件 1−P(全不)
条件概率
P(B|A)=P(AB)/P(A)
独立重复(伯努利)
n 次恰 k 次:Cₙᵏpᵏ(1−p)ⁿ⁻ᵏ
「至少一次发生」=1−(1−p)ⁿ
经典抽签
抽签与顺序无关:第 k 个抽中的概率=P₁(不放回)

七、平面几何

三角形
S=½×底×高=½ab·sinC;等边 S=(√3/4)a²;内角和 180°,外角=不相邻两内角和
相似
相似比 k → 面积比 k² → 体积比 k³
面积比开方才是边比,别直接拿面积比当边比
直角三角形
勾股定理;30° 对边=斜边一半;斜边上的中线=斜边一半
特殊角值
sin30°=½,sin45°=√2/2,sin60°=√3/2;tan45°=1,tan60°=√3
四边形
平行四边形 S=底×高;梯形 S=½(上底+下底)×高;菱形 S=½×对角线之积
圆
S=πr²,C=2πr;扇形 S=(n/360)πr²,弧长 l=(n/180)πr;垂径定理:弦心距平分弦
圆周角
同弧圆周角=圆心角一半;直径所对圆周角=90°

八、立体几何

柱体
V=Sh(底面积×高);圆柱 V=πr²h,侧面积=2πrh
锥体
V=⅓Sh;圆锥 V=⅓πr²h
锥体是同底柱体的三分之一
球
V=(4/3)πr³,S=4πr²
长方体
V=abc;体对角线²=a²+b²+c²;外接球半径 R=对角线/2
外接球问题先找体对角线=2R 这个桥梁
正四面体
棱长 a:V=(√2/12)a³,高=(√6/3)a,外接球 R=(√6/4)a

九、解析几何

两点距离/斜率
d=√[(x₂−x₁)²+(y₂−y₁)²];k=(y₂−y₁)/(x₂−x₁)
点到直线距离
d=|Ax₀+By₀+C|/√(A²+B²)
先化成一般式再代公式,分子加绝对值
两平行线距离
d=|C₁−C₂|/√(A²+B²)(A,B 系数化相同后)
圆的方程
(x−a)²+(y−b)²=r²;圆心 (a,b) 半径 r;x²+y²+Dx+Ey+F=0 → 圆心(−D/2,−E/2),r=½√(D²+E²−4F)
一般式必须先验 D²+E²−4F>0 才是圆
直线与圆
位置关系看圆心到直线距离 d:d<r 相交(弦长=2√(r²−d²));d=r 相切;d>r 相离
弦长公式 2√(r²−d²) 高频,半弦长+半径+弦心距构成直角三角形
对称
点 (x₀,y₀) 关于 x 轴 (x₀,−y₀)、关于 y 轴 (−x₀,y₀)、关于原点 (−x₀,−y₀)、关于 y=x (y₀,x₀)

十、应用题模型

工程问题
总量设 1;合作效率=各效率之和;时间=1/效率
行程问题
相遇:s=(v₁+v₂)t;追及:s=(v₁−v₂)t;顺水速=v船+v水,逆水=v船−v水
往返/多次相遇画线段图,别硬算
浓度问题
浓度=溶质/溶液;稀释加的是水(溶质不变),蒸发掉的也是水
利润问题
利润率=利润/进价(成本);售价=进价×(1+率)
分母是进价不是售价——最高频陷阱
最值问题
二次函数顶点 x=−b/2a;均值不等式求最值(积定和最小,和定积最大)
分段计费
分段列式分别算再相加;临界点代入验证
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