一、集合与常用逻辑用语

1. 集合运算公式

并集:AB={xxA 或 xB}A\cup B=\{x\mid x\in A \text{ 或 } x\in B\}

交集:AB={xxA 且 xB}A\cap B=\{x\mid x\in A \text{ 且 } x\in B\}

补集:UA={xxU 且 xA}\complement_{U}A=\{x\mid x\in U \text{ 且 } x\notin A\}

集合元素个数公式:card(AB)=card(A)+card(B)card(AB)\text{card}(A\cup B)=\text{card}(A)+\text{card}(B)-\text{card}(A\cap B)

2. 充分必要条件

pqp\Rightarrow qppqq的充分条件,qqpp的必要条件

pqp\Leftrightarrow q,则ppqq互为充要条件

二、一元二次函数、方程与不等式

1. 一元二次方程求根公式

ax2+bx+c=0(a0)ax^2+bx+c=0(a\neq0)

求根公式:x=b±b24ac2ax = \dfrac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}

判别式:Δ=b24ac\Delta=b^2-4ac

2. 韦达定理

x1+x2=ba,x1x2=cax_1+x_2=-\dfrac{b}{a},\quad x_1x_2=\dfrac{c}{a}

3. 基本不等式

均值不等式:aba+b2(a,b0)\sqrt{ab}\leq\dfrac{a+b}{2}(a,b\geq0)

常用变形:a+b2ab(当且仅当a=b取等号)a+b\geq2\sqrt{ab} (当且仅当 a=b 取等号)

平方均值:a2+b22ab\dfrac{a^2+b^2}{2}\geq ab

三、指数与对数函数

1. 指数运算公式

aman=am+na^m\cdot a^n=a^{m+n}
(am)n=amn(a^m)^n=a^{mn}
(ab)n=anbn(ab)^n=a^nb^n
an=1an,a1n=ana^{-n}=\dfrac{1}{a^n},\quad a^\frac{1}{n}=\sqrt[n]{a}

2. 对数运算公式

定义:logaN=bab=N(a>0,a1,N>0)\log_a N=b \Leftrightarrow a^b=N(a>0,a\neq1,N>0)

运算法则:

loga(MN)=logaM+logaN\log_a(MN)=\log_a M+\log_a N
logaMN=logaMlogaN\log_a\dfrac{M}{N}=\log_a M-\log_a N
logaMn=nlogaM\log_a M^n=n\log_a M

换底公式:logab=logcblogca(a>0,a1,  b>0,  c>0,c1)\log_a b = \dfrac{\log_c b}{\log_c a} \quad (a>0,a\neq1,\;b>0,\;c>0,c\neq1)

推论:logablogba=1\log_a b\cdot\log_b a=1

四、三角函数与解三角形

1. 同角三角函数基本关系

平方关系:sin2α+cos2α=1\sin^2\alpha+\cos^2\alpha=1

商数关系:tanα=sinαcosα(αkπ+π2)\tan\alpha=\dfrac{\sin\alpha}{\cos\alpha}(\alpha\neq k\pi+\dfrac{\pi}{2})

2. 诱导公式

sin(πα)=sinα,cos(πα)=cosα\sin(\pi-\alpha)=\sin\alpha,\quad \cos(\pi-\alpha)=-\cos\alpha
sin(π2α)=cosα,cos(π2α)=sinα\sin(\dfrac{\pi}{2}-\alpha)=\cos\alpha,\quad \cos(\dfrac{\pi}{2}-\alpha)=\sin\alpha

3. 三角恒等变换

和差公式:

sin(α±β)=sinαcosβ±cosαsinβ\sin(\alpha\pm\beta)=\sin\alpha\cos\beta\pm\cos\alpha\sin\beta
cos(α±β)=cosαcosβsinαsinβ\cos(\alpha\pm\beta)=\cos\alpha\cos\beta\mp\sin\alpha\sin\beta
tan(α±β)=tanα±tanβ1tanαtanβ\tan(\alpha\pm\beta)=\dfrac{\tan\alpha\pm\tan\beta}{1\mp\tan\alpha\tan\beta}

二倍角公式:

sin2α=2sinαcosα\sin2\alpha=2\sin\alpha\cos\alpha
cos2α=cos2αsin2α=2cos2α1=12sin2α\cos2\alpha=\cos^2\alpha-\sin^2\alpha=2\cos^2\alpha-1=1-2\sin^2\alpha
tan2α=2tanα1tan2α\tan2\alpha=\dfrac{2\tan\alpha}{1-\tan^2\alpha}

4. 解三角形公式

正弦定理:asinA=bsinB=csinC=2RR为三角形外接圆半径)\dfrac{a}{\sin A}=\dfrac{b}{\sin B}=\dfrac{c}{\sin C}=2R(R 为三角形外接圆半径)

余弦定理:

a2=b2+c22bccosAa^2=b^2+c^2-2bc\cos A
cosA=b2+c2a22bc\cos A=\dfrac{b^2+c^2-a^2}{2bc}

三角形面积公式:S=12absinC=12bcsinA=12acsinBS=\dfrac{1}{2}ab\sin C=\dfrac{1}{2}bc\sin A=\dfrac{1}{2}ac\sin B

五、数列

1. 等差数列

通项公式:an=a1+(n1)da_n=a_1+(n-1)d

推广通项:an=am+(nm)da_n=a_m+(n-m)d

前 项和:Sn=n(a1+an)2=na1+n(n1)2dS_n=\dfrac{n(a_1+a_n)}{2}=na_1+\dfrac{n(n-1)}{2}d

2. 等比数列

通项公式:an=a1qn1a_n=a_1q^{n-1}

推广通项:an=amqnma_n=a_mq^{n-m}

nn 项和:Sn={na1(q=1)a1(1qn)1q=a1anq1q(q1)S_n=\begin{cases}na_1 &(q=1)\\ \dfrac{a_1(1-q^n)}{1-q}=\dfrac{a_1-a_nq}{1-q} &(q\neq1)\end{cases}

六、立体几何与空间向量

1. 几何体表面积与体积

柱体体积:V=ShV=Sh

锥体体积:V=13ShV=\dfrac{1}{3}Sh

球的表面积:S=4πR2S=4\pi R^2

球的体积:V=43πR3V=\dfrac{4}{3}\pi R^3

2. 空间向量公式

向量模长:a=x2+y2+z2|\boldsymbol{a}|=\sqrt{x^2+y^2+z^2}

向量点积:ab=x1x2+y1y2+z1z2\boldsymbol{a}\cdot\boldsymbol{b}=x_1x_2+y_1y_2+z_1z_2

夹角公式:cosa,b=abab\cos\langle\boldsymbol{a},\boldsymbol{b}\rangle=\dfrac{\boldsymbol{a}\cdot\boldsymbol{b}}{|\boldsymbol{a}||\boldsymbol{b}|}

七、平面解析几何

1. 直线方程与距离公式

斜率公式:k=y2y1x2x1k=\dfrac{y_2-y_1}{x_2-x_1}

点斜式:yy0=k(xx0)y-y_0=k(x-x_0)

两点距离:AB=(x2x1)2+(y2y1)2|AB|=\sqrt{(x_2-x_1)^2+(y_2-y_1)^2}

点到直线距离:d=Ax0+By0+CA2+B2d=\dfrac{|Ax_0+By_0+C|}{\sqrt{A^2+B^2}}

2. 圆的方程

标准方程:(xa)2+(yb)2=r2(x-a)^2+(y-b)^2=r^2

一般方程:x2+y2+Dx+Ey+F=0x^2+y^2+Dx+Ey+F=0

3. 圆锥曲线核心公式

椭圆(a>b>0a>b>0):x2a2+y2b2=1\dfrac{x^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{b^2}=1,离心率 e=ca(0<e<1)e=\dfrac{c}{a}(0<e<1)c2=a2b2c^2=a^2-b^2

双曲线:x2a2y2b2=1\dfrac{x^2}{a^2}-\dfrac{y^2}{b^2}=1,离心率 e=ca(e>1)e=\dfrac{c}{a}(e>1)c2=a2+b2c^2=a^2+b^2

抛物线:y2=2px(p>0)y^2=2px(p>0),焦点 (p2,0)(\dfrac{p}{2},0),准线 x=p2x=-\dfrac{p}{2}

八、导数及其应用

1. 基本求导公式

(C)=0(C)'=0
(xμ)=μxμ1(x^\mu)'=\mu x^{\mu-1}
(sinx)=cosx(\sin x)'=\cos x
(cosx)=sinx(\cos x)'=-\sin x
(ex)=ex(e^x)'=e^x
(lnx)=1x(\ln x)'=\dfrac{1}{x}
(logax)=1xlna(\log_a x)'=\dfrac{1}{x\ln a}

2. 导数四则运算

(u±v)=u±v(u\pm v)'=u'\pm v'
(uv)=uv+uv(uv)'=u'v+uv'
(uv)=uvuvv2(v0)\left(\dfrac{u}{v}\right)'=\dfrac{u'v-uv'}{v^2}(v\neq0)

九、概率与统计

1. 古典概型概率公式

P(A)=事件A包含的基本事件数试验的基本事件总数P(A)=\dfrac{事件A包含的基本事件数}{试验的基本事件总数}

2. 随机变量期望与方差

离散型随机变量期望:E(X)=i=1nxipiE(X)=\sum_{i=1}^{n}x_ip_i

方差:D(X)=i=1n(xiE(X))2piD(X)=\sum_{i=1}^{n}(x_i-E(X))^2p_i

二项分布:若 XB(n,p)X\sim B(n,p),则 E(X)=npE(X)=npD(X)=np(1p)D(X)=np(1-p)

3. 样本数据公式

平均数:xˉ=1n(x1+x2++xn)\bar{x}=\dfrac{1}{n}(x_1+x_2+\dots+x_n)

样本方差:s2=1ni=1n(xixˉ)2s^2=\dfrac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}(x_i-\bar{x})^2

十、排列组合与二项式定理

计数原理专属公式,用于概率计算、二项式求值。

1. 排列组合公式

排列数:Anm=n!(nm)!A_{n}^{m}=\dfrac{n!}{(n-m)!}

组合数:Cnm=n!m!(nm)!C_{n}^{m}=\dfrac{n!}{m!(n-m)!}

组合性质:Cnm=CnnmC_{n}^{m}=C_{n}^{n-m}Cnm+Cnm1=Cn+1mC_{n}^{m}+C_{n}^{m-1}=C_{n+1}^{m}

2. 二项式定理

(a+b)n=k=0nCnkankbk(a+b)^n=\sum_{k=0}^{n}C_{n}^{k}a^{n-k}b^{k}

通项公式:Tk+1=CnkankbkT_{k+1}=C_{n}^{k}a^{n-k}b^{k}