课程名称:《数学分析》
英文名称:Mathematical Analysis
【课程编号】(可选项) GEN04101、GEN04102、GEN04103 |
【所属模块】(必备项)√ 数理基础与科学素养 |
【学分数】(必备项)16 |
【适用专业】(必备项) 数学科学学院各专业 |
【学时数】(必备项)256 |
【开设学期(春季、秋季、夏季小学期)】 (必备项)一、二、三 |
【已开设次数】(必备项) 有史以来,每届都开 |
【建议选课人数】(必备项) 35-50人/班,2名助教/班 |
【授课教师姓名】丁勇 |
【授课教师职称】(必备项) |
【授课教师联系方式】(必备项)Email: |
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【开课单位】(必备项)数学科学学院 |
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【先修课要求】(必备项):高中的代数、解析几何等课程 |
一、课程简介(必备项)
《数学分析》是一门面向需要较高数学修养的一些理科专业,特别是数学类专业重要的基础课之一,是几乎所有后继课程的基础,在培养具有良好素养的数学及其应用人才方面起着特别重要的作用。
《数学分析》的基本内容是微积分,但是与微积分有很大的差别。微积分学是微分学(Differential Calculus)和积分学(Integral Calculus)的统称,英语简称Calculus,意为计算。柯西(Cauchy)和后来的魏尔斯特拉斯(Weierstrass)在早期的微积分的基础上完善了作为理论基础的极限理论,使微积分逐渐演变为逻辑严密的数学基础学科,被称为“Mathematical Analysis”,中文译作“数学分析”。从近代微积分思想的产生、发展到形成现代的成熟的数学分析系统理论已经经历了300多年的时间。《数学分析》的基础是实数理论。实数系最重要的特征是连续性,有了实数的连续性,才能讨论极限,连续,微分和积分。正是在讨论函数的各种极限运算的合法性的过程中,人们逐渐建立起严密的数学分析理论体系。
数学分析(和高等代数)是后继数学课程如微分几何,微分方程,复变函数, 实变函数与泛函分析,计算方法,概率论与数理统计等课的必备基础。数学分析课程的系统、扎实而严格的训练是培养学生抽象化,逻辑推理,最优分析,符号运算等知识和能力过程中的最重要一环。学生能否具备扎实的数学基础,宽广的知识面以及开拓精神和应用能力,在很大程度上取决于其对《数学分析》的掌握。
二、课程目标(必备项)
按照因材施教的方法, 兼顾学生能力差异,通过系统的学习与严格的训练,使学生全面掌握数学分析的基本理论知识, 熟练掌握微积分的运算能力与技巧;培养学生严格的逻辑思维能力与推理论证能力;提高学生建立数学模型,并应用微积分这一工具解决几何、物理等实际应用问题的能力;除严格的逻辑体系外,使学生了解现代数学的发展趋势,吸收和采用现代数学的思想观点与先进的处理方法,提高学生的数学修养。为学生进一步的学习、提高,成为未来数学的传播、应用和研究人才建立稳固的基础。
以王昆扬教授编写的《简明数学分析》,或者以郇中丹,刘永平,王昆扬教授合编的《简明数学分析(第二版)》为教材。
三、教学内容和学时分配
(〇)引言 1学时(实际少于1学时)
主要内容:
1.1 介绍课程的基本内容
1.2. 提出课程的学习要求
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(一)第一章 实数与函数 学时(10) |
主要内容: 1.1实数性质 1.2确界原理和实数理论 1.3函数 1.4复合函数 |
教学要求:使学生掌握实数的基本理论和函数概念。 |
(二)第二章 数列极限 学时(10) |
主要内容: 2.1数列极限概念 2.2数列性质及极限存在条件 |
教学要求:要求学生掌握数列极限的基本概念和性质,掌握判断极限存在的基本方法。 |
(三)第三章 函数极限概念 学时(10) |
主要内容: 3.1函数极限概念 3.2函数极限性质 3.3存在条件 3.4无穷大量、无穷小量 3.5 上、下极限 |
教学要求:要求学生掌握函数极限的概念、性质和判断函数极限存在的基本方法,理解数列极限和函数极限的关系,理解无穷大量、无穷小量,以及上、下极限的概念。 |
(四)第四章 函数的连续性 学时(15) |
主要内容: 4.1连续性概念 4.2连续函数的基本性质 4.3一致连续性 4.4初等函数的连续性 |
教学要求:要求学生掌握函数连续的概念、基本性质、一致连续性以及初等函数的连续性。 |
(五)第五章 导数与微分 学时(10) |
主要内容: 5.1导数的概念 5.2求导法则 5.3微分 5.4高阶异数及微分 |
教学要求:要求学生掌握导数概念、性质和求导法则,掌握求导数的基本方法,理解微分、高阶导数、高阶微分的概念。 |
(六)第六章 微分学中值定理 学时(10) |
主要内容: 6.1中值定理 6.2 0/0 , ∞/∞型极限 6.3泰勒公式 |
教学要求:要求学生掌握微分中值定理及其基本应用,掌握函数的泰勒公式的概念以及初等函数的泰勒展开,掌握罗比塔法则。 |
(七)第七章 运用导数研究函数性态 学时(10) |
主要内容: 7.1函数的单调性与极值 7.2函数的凸性与拐点 7.3函数图像的讨论 |
教学要求:要求学生掌握用导数研究函数的特性(如单调性、凸性),确定极值点、拐点,讨论函数图象的方法,以及理解用导数构造的一些近似计算方法。 |
(八)第八章 不定积分 学时(10) |
主要内容: 8.1概念与基本积分公式 8.2换元积分法与分部积分法 8.3有理函数和可化为有理函数的积分 |
教学要求:要求学生掌握不定积分的概念、计算方法。 |
(九)第九章 定积分 学时(15) |
主要内容: 9.1定积分概念 9.2定积分存在条件 9.3定积分性质 9.4微积分基本定理 9.5非正常积分 |
教学要求:要求学生掌握定积分的概念、性质和定积分存在的判定,掌握微积分基本定理,掌握非正常积分的概念和非正常积分收敛的判定方法。 |
(十)第十章 定积分的应用 学时(10) |
主要内容: 10.1平面面积、立体体积 10.2弧长与曲率 10.3旋转曲面面积 10.4定积分在物理上的应用 |
教学要求:要求学生掌握一些平面面积、立体体积、弧长与曲率、旋转曲面面积的一些计算方法和定积分在物理上的应用。 |
(十一)第十一章 数项级数 学时(10) |
主要内容: 11.1收敛性 11.2正项级数 11.3一般级数 |
教学要求:要求学生掌握数项级数的概念和数项级数收敛的判定方法。 |
(十二)第十二章 函数列与函数项级数 学时(15) |
主要内容: 12.1一致收敛性 12.2函数项级数的性质 |
教学要求:要求学生掌握函数项级数一致收敛性的概念、判断方法,掌握函数项级数的性质。 |
(十三)第十三章 幂级数 学时(12) |
主要内容: 13.1幂级数的收敛区间 13.2函数的幂级数展开 |
教学要求:要求学生掌握幂级数的概念、性质,掌握确定幂级数收敛区间的方法,掌握函数的幂级数展开。 |
(十四)第十四章 付里叶级数 学时(8) |
主要内容: 14.1正交函数系 14.2函数的付里叶展开 |
教学要求:要求学生掌握正交函数系的概念,以及函数的付立叶展开。 |
(十五)第十五章 多元函数的极限 学时(12) |
主要内容: 15.1多元函数的极限 15.2多元函数的连续性 |
教学要求:要求学生掌握多元函数极限的概念、性质和多元函数的连续性。 |
(十六)第十六章 多元函数的微分 学时(15) |
主要内容: 16.1可微性,全微分,几何意义 16.2复合函数的微分法 16.3方向导数与梯度 16.4泰勒公式与极值 |
教学要求:要求学生掌握多元函数的偏导数、方向导数、梯度和微分概念,以及他们的几何意义。掌握多元函数的微分法则、泰勒公式和极值的判定方法。 |
(十七)第十七章 隐函数的定理及应用 学时(15) |
主要内容: 17.1隐函数 17.2隐函数组 17.3条件极值 17.4几何应用 |
教学要求:要求学生掌握隐函数、隐函数组的概念和求导法则,以及逆映射的存在判定。掌握条件极值的判定方法。掌握隐函数定理在几何上的应用。 |
(十八)第十八章 重积分 学时(15) |
主要内容: 18.1二重积分的计算 18.2三重积分的计算 18.3重积分的应用 |
教学要求:要求学生掌握二重、三重积分的计算方法,以及重积分的应用。 |
(十九)第十九章 含参变量的积分 学时(15) |
主要内容: 19.1含参变量积分的基本性质 19.2含参变量积分的一致收敛性 |
教学要求:要求学生掌握含参变量积分的基本性质和一致收敛的判断方法。 |
(二十)第二十章 曲线面积与曲面面积 学时(20) |
主要内容: 20.1第一型曲线积分与曲面积分 20.2第二型的曲线积分 20.3格林公式 20.4第二型曲面积分 20.5高斯公式与斯特克斯公式 |
教学要求:要求学生掌握第一型和第二型线、面积分的方法,以及格林公式、高斯公式与斯特克斯公式应用。 |
(二十一)第二十一章 场论初步 学时(8) |
主要内容: 21.1场的概念 21.2梯度场、散度场、旋度场 |
教学要求:要求学生掌握场的概念,以及梯度场、散度场、旋度场的基本内容和计算。 |
三、教材与学习资源 [1] 王昆扬, 简明数学分析,北京: 高等教育出版社, 2001. [2] 郇中丹,刘永平,王昆扬, 简明数学分析(第二版),北京:高等教育出版社, 2009。 |
[3] 邝荣雨,薛宗慈,蒋铎,陈平尚,李有兰. 微积分学讲义. 北京:北京师范大学,1988. [4 ] 刘玉琏等,数学分析. 北京:高等教育出版社,1993. [5] 张筑生,数学分析新讲. 北京:北京大学出版社,1995. [6] 华东师范大学数学系,数学分析. 北京:高等教育出版社,1993. |
四、教学策略与方法建议 |
课堂讲授为主,辅以学生讨论。
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五、考核方式 |
闭卷考试成绩为主,学生习题讨论、文献报告为辅。闭卷考试,平时成绩占领30%-40%。 |