内容简介
《高等学校教材:微积分》在抽象思维能力、逻辑思维能力、空间想象能力、运算能力和运用所学知识分析解决问题能力等方面给予了重点训练。在材料处理上,作者从感性认识入手,上升到数学理论,突出重点,删去枝节,降低难度,删去纯理论证明,加强基本训练,对强化学生的数学思维很有帮助。
内页插图
目录
第1章 函数、极限与连续
1.1 函数
习题1-1
1.2 初等函数
习题1-2
1.3 数列的极限
习题1-3
1.4 函数的极限
习题1-4
1.5 无穷小与无穷大
习题1-5
1.6 极限运算法则
习题1-6
1.7 极限存在准则两个重要极限
习题1-7
1.8 无穷小的比较
习题1-8
1.9 函数的连续与间断
习题1-9
1.1 0闭区间上连续函数的性质
习题1-10
1.1 1 常用经济函数
习题1-11
第2章 导数与微分
2.1 导数的概念
习题2-1
2.2 函数的求导法则
习题2-2
2.3 高阶导数
习题2-3
2.4 隐函数的导数
习题2-4
2.5 函数的微分
习题2-5
2.6 导数和微分在经济学中的简单应用
习题2-6
第3章 微分中值定理与导数的应用
3.1 微分中值定理
习题3-1
3.2 洛必达法则
习题3-2
3.3 泰勒公式
习题3-3
3.4 函数的单调性与曲线的凹凸性
习题3-4
3.5 函数的极值与最大值、最小值
习题3-5
3.6 函数图形的描绘
习题3-6
3.7 极值在经济学中的应用
习题3-7
第4章 不定积分
4.1 不定积分的概念与性质
习题4-1
4.2 换元积分法
习题4-2
4.3 分部积分法
习题4-3
4.4 有理函数的积分
习题4-4
第5章 定积分
5.1 定积分的概念
习题5-1
5.2 定积分的性质
习题5-2
5.3 微积分基本公式
习题5-3
5.4 定积分的换元法和分部积分法
习题5-4
5.5 广义积分
习题5-5
5.6 定积分的几何应用
习题5-6
5.7 积分在经济分析中的应用
习题5-7
第6章 多元函数微分学
6.1 多元函数的基本概念
习题6-1
6.2 偏导数
习题6-2
6.3 全微分
习题6-3
6.4 复合函数微分法
习题6-4
6.5 隐函数微分法
习题6-5
6.6 多元函数的极值及其求法
习题6-6
第7章 二重积分
7.1 二重积分的概念与性质
习题7-1
7.2 在直角坐标系下二重积分的计算
习题7-2
7.3 在极坐标系下计算二重积分
习题7-3
第8章 无穷级数
8.1 常数项级数的概念和性质
习题8-1
8.2 正项级数的判别法
习题8-2
8.3 一般常数项级数
习题8-3
8.4 幂级数
习题8-4
8.5 函数展开成幂级数
习题8-5
第9章 微分方程
9.1 微分方程的基本概念
习题9-1
9.2 可分离变量的微分方程
习题9-2
9.3 一阶线性微分方程
习题9-3
9.4 可降阶的二阶微分方程
习题9-4
9.5 二阶线性微分方程解的结构
习题9-5
9.6 二阶常系数线性齐次微分方程
习题9-6
9.7 二阶常系数线性非齐次微分方程
习题9-7
习题参考答案
附录
附录Ⅰ 预备知识
附录Ⅱ 基本初等函数简介
附录Ⅲ常用曲线
附录Ⅳ常用曲面
附录Ⅴ数学家简介
精彩书摘
拉普拉斯对纯粹数学并不是很感兴趣,他爱好应用,数学只是一种手段,而不是目的,使人们为了解决科学问题而必须精通的一种工具。拉普拉斯的虚荣心较强,经常不交代他的结果的来源,给人的印象好像都是他自己的,事实上,他利用了拉格朗日的许多概念而未做声明。
五、最富创造性的数学家——黎曼
黎曼:黎曼(Georg Friedrich Bernhard Riemann)德国数学家,1826年9月生于德国汉诺斯的布雷斯赛伦茨,1866年7月卒于意大利塞拉斯卡。黎曼出身于一个生活困难的牧师家庭,从小就表现出如饥似渴的学习欲望,幼年时他的数学天赋就显露出来。
1846年,19岁的黎曼进入格丁根大学学习哲学和神学,不久转向数学,成为高斯晚年的学生。次年,黎曼转到柏林大学,在那里受到狄利克莱、雅可比、施泰纳和爱森斯坦等数学家的影响。1849年,黎曼又回到格丁根,两年后年获格丁根大学博士学位。1859年人格丁根大学担任教授,同年当选德国科学院院士。
黎曼在36岁时结婚,他的妻子是他妹妹的一个朋友。婚后不到一个月,黎曼就得了肋膜炎,由于康复不完全,结果导致肺结核,并且病情不断加重。病痛一直折磨着黎曼,直到他去世。
黎曼一生的著述不多,公开发表的论文共有18篇,连同12篇遗稿由韦伯和黎曼的学生戴德金于1876年编辑出版了《黎曼全集》。黎曼的每篇著作都异常深刻,极具创造和想象性,是数学的众多领域的奠基性、创造性的工作。黎曼是对现代数学影响最大的数学家之一,几乎他的每一篇论文都对20世纪的数学和物理产生了重要影响。
黎曼对数学最重要的贡献还在于几何方面,他开创的高维抽象几何的研究,处理几何问题的方法和手段是几何史上一场深刻的革命。他建立了一种全新的后来以其名字命名的几何体系一黎曼几何,对现代几何乃至数学和科学各分支的发展都产生了巨大的影响。现在,黎曼几何已成为现代理论物理必备的数学基础。对于微积分学,黎曼给出了一个连续而不可微的著名反例,最终搞清了连续与可微的关系,建立了如今微积分教科书所讲的黎曼积分的严密概念,并给出了这种积分存在的必要充分条件。另外他用自己独特的方法研究傅立叶级数,得出关于三角级数收敛、可积的一系列定理,对完善分析理论产生深远的影响。此外,黎曼还是复变函数论奠基者、组合拓扑的开拓者,在傅立叶级数、几何学基础、素数分布、微分方程、数学物理等许多领域都取得了辉煌成就,做出了重要贡献。黎曼还提出了一个至今未解决的重要猜想,即黎曼猜想。
六、家族数学家——雅各布·贝努利雅各布·贝努利(Jacob Bernoulli.1654一l705)1654年l2月出生于瑞士巴塞尔的一个商人世家。他毕业于巴塞尔大学,1671年获艺术硕士学位,后来遵照父亲的意愿又取得神学硕士学位,但他却不顾父亲的反对,自学了数学和天文学。
雅各布·伯努利在1678年和1681年的两次学习旅行,使他接触了许多数学家和科学家,丰富了他的知识,拓宽了他的兴趣。1687年,雅各布成为巴塞尔大学的数学教授,直到1705年去世。
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前言/序言
经典之作的延伸阅读:拓宽您微积分视野的推荐书目 高等教育阶段的数学学习,如同攀登一座巍峨的山峰,而微积分正是这座山峰的基石与核心。 如果您已经深入研读了《高等学校教材:微积分》,对其理论框架、基本概念和解题技巧已然掌握,那么接下来的挑战,便是如何将这些知识融会贯通,并应用于更广阔的领域,领略数学思想的深度与广度。 以下推荐的书目,旨在作为您学习《高等学校教材:微积分》后的有力补充,它们并非简单地重复您已学的内容,而是从不同角度深化理解、拓展应用,甚至触及更高阶的数学前沿。 --- 第一部分:夯实基础,深化理解(概念的精炼与严谨性) 即便是最优秀的教材,也可能在某些角度的阐述上略显简略。这部分推荐的书籍,侧重于提升您对微积分基础概念——极限、连续性、导数与积分——的逻辑严谨性和几何直观的把握。 1. 《托马斯微积分》(Thomas' Calculus)/ 或其他经典权威教材的进阶版本 尽管您已使用教材,但不同作者的侧重点和叙事方式会带来新的启发。托马斯系列(或其他国际公认的权威教材,如斯皮瓦克(Spivak)的《微积分学》或福德斯(Foude's)的《微积分原理》)的优势在于其体系的完备性和例题的经典性。 深入的几何解释: 这类教材往往会花费更多篇幅来解释泰勒定理背后的几何意义,以及多重积分在不同坐标系下的物理图像。它们通常会提供更丰富的插图和更详细的证明步骤,帮助读者建立“为什么成立”的深刻认识,而非仅仅停留在“如何计算”。 严谨的证明推导: 对于那些对$epsilon-delta$语言感到困惑的读者,权威教材会提供更细致的逻辑链条,帮助读者理解极限定义的数学美感和绝对性。 2. 《数学分析原理》(Principles of Mathematical Analysis)—— 沃尔特·鲁丁(Walter Rudin) 这本书是许多数学系学生心中的“圣经”。它并非面向初学者,而是面向那些希望将微积分提升到数学分析高度的学习者。 从实数系开始的重建: 鲁丁的分析学从最基本的实数集构造开始,重新审视了极限、连续性、收敛性。它能让您清晰地看到,我们日常使用的微积分运算,其背后的公理基础是何等坚实。 抽象思维的训练: 相比应用导向的教材,鲁丁的书籍更注重证明的简洁和优雅。阅读它,您将学会如何用最少的假设,推导出最普适的结论,这对于培养严密的数学思维至关重要。 --- 第二部分:拓展应用,跨学科融合(从理论到实践) 微积分的真正力量在于其无所不能的应用性。这部分推荐的书籍将引导您如何利用微分和积分工具解决物理、工程乃至经济学中的实际问题。 3. 《常微分方程》(Ordinary Differential Equations)—— 经典教材(如博迪-迪特里希,Boyce & DiPrima) 微积分是求解微分方程的“语言”。掌握了导数和积分,下一步自然是研究微分方程,它们是描述自然界中变化率的数学模型。 建立模型的能力: 这类书籍会展示如何将诸如人口增长、放射性衰变、电路振动、弹簧振动等物理场景,转化为一阶或二阶线性/非线性微分方程。 求解方法的系统性: 您将学习到更高级的求解技术,如拉普拉斯变换、级数解法、常数变易法等,这些都是微积分工具箱的强大延伸。 4. 《向量微积分与多元微积分》(Vector Calculus and Multivariable Calculus)—— 侧重于物理应用的版本 如果您的微积分教材只是简单引入了偏导数和多重积分,那么专门的向量微积分书籍将是进入物理世界(电磁学、流体力学)的钥匙。 三大基本定理的直观理解: 重点在于格林定理(Green's Theorem)、斯托克斯定理(Stokes' Theorem)和高斯散度定理(Gauss' Theorem)。这些定理是连接场论、线积分、面积分和体积分的桥梁。 物理图像的对应: 例如,理解散度(Divergence)如何代表流体的源或汇,旋度(Curl)如何代表流体的旋转趋势。这将彻底改变您对梯度、散度和旋度的理解,使它们不再是简单的算子符号,而是描述空间变化的物理量。 --- 第三部分:探索更广阔的数学疆域(通向高等数学的阶梯) 一旦您对单变量和多元微积分感到游刃有余,就可以开始探索更抽象、更广阔的数学领域,微积分是许多现代数学分支的起点。 5. 《线性代数及其应用》(Linear Algebra and Its Applications) 线性代数与微积分是现代科学的两大支柱。虽然两者看似不同,但在许多领域(如偏微分方程的数值解、多元函数的优化)中,它们是紧密结合的。 理解高维空间: 微积分中的多变量函数可以被视为在$n$维空间中的行为。线性代数提供了描述和操作这些高维空间的框架(向量、矩阵、变换)。 特征值与稳定性分析: 通过学习特征值和特征向量,您可以分析常微分方程组的长期行为和系统的稳定性,这是微积分在工程控制领域的核心应用。 6. 《傅里叶分析导论》(Introduction to Fourier Analysis) 傅里叶分析是连接连续世界(微积分)和离散世界(数字信号处理)的桥梁。 级数与积分的升华: 它将您熟悉的泰勒级数推广为傅里叶级数,用三角函数来逼近任意周期函数。这展示了周期性的强大力量。 应用到偏微分方程: 傅里叶方法是求解热传导方程、波动方程等重要偏微分方程的标准工具。您会发现,许多看起来复杂的物理问题,在傅里叶域中变得异常简洁。 总结 您的《高等学校教材:微积分》为您提供了“如何做”(How to do)的技能。而上述推荐的书目,则旨在提供“为什么”(Why it works)的深刻理解,以及“还能做什么”(What else can it do)的广阔前景。通过选择性地深入研读这些延伸材料,您可以将微积分从一门课程,升华为一种强大的、应用于整个科学与工程领域的思维方式。